Lo contrario de la desnaturalización sería la renaturalización o el replegamiento espontáneo de una proteína desnaturalizada en la estructura terciaria correcta. El experimento clásico fue llevado a cabo por Anfinsen, quien desnaturalizó la enzima ribonucleasa por tratamiento con urea y mercaptoetanol. Al eliminar los agentes desnaturalizantes, la enzima se replegó espontáneamente para reformar la proteína catalíticamente activa. Esto se tomó como evidencia de que toda la información requerida para especificar la estructura terciaria de la enzima estaba contenida en su secuencia primaria.
