Hydrolysen av en dipeptid resulterar i att peptidbindningen mellan de två aminosyrorna som utgör dipeptiden bryts. Denna reaktion katalyseras av enzymer som kallas peptidaser eller proteaser. Hydrolysprodukterna är två individuella aminosyror.

Den allmänna reaktionen för hydrolys av en dipeptid kan representeras enligt följande:

H2O + R1-CO-NH-R2 → R1-COOH + R2-NH2

där R1 och R2 representerar sidokedjorna av de två aminosyrorna.

Hydrolysen av dipeptider är ett viktigt steg i nedbrytningen av proteiner. I det mänskliga matsmältningssystemet bryts dipeptider ner till individuella aminosyror av enzymer som dipeptidaser och aminopeptidaser. Dessa aminosyror kan sedan tas upp i blodomloppet och användas för olika metaboliska processer.