Struktura cząsteczki thumb|left|220px|Struktura Gramicydyny SPro – prolina, Val – walina,Orn – ornityna, Leu – leucyna,Phe – fenyloalanina Struktura tego antybiotyku została szybko określona. Gramicydyna S jest cyklicznym oligopeptydem złożonym z dwóch powtarzających się fragmentów połączonych jak „głowa do ogona”. Każdy fragment zbudowany jest z pięciu aminokwasów: L-proliny, L-waliny, L-ornityny, L-leucyny oraz rzadko spotykanego w przyrodzie izomeru D-fenyloalaniny. Wzór gramicydyny S można zapisać jako cyklo(-Val-Orn-Leu-D-Phe-Pro-)2. Pierwszorzędowa struktura tego cyklopeptydu nie daje jednak pełnej informacji i budowie cząsteczki. Istotnym problemem do rozwikłania stało się poznanie struktury trzecio- i czwartorzędowej, określenie obecnych w cząsteczce wiązań wodorowych oraz najstabilniejszej konformacji. Najbardziej prawdopodobną konformację gramicydyny S podali w 1957 roku Hodgkin i Oughton. Zaproponowali oni, że struktura tego związku składa się z dwóch łańcuchów typu harmonijki β połączonych resztami proliny i stabilizowanych przez cztery wewnątrzcząsteczkowe wiązania wodorowe. Późniejsze badania krystalograficzne kompleksów potwierdziły słuszność założeń Hodgkin i Oughtona.