Ключовата разлика между фосфорилирането и дефосфорилирането е, че фосфорилирането е добавяне на фосфатна група към молекула чрез протеин киназа. Междувременно дефосфорилирането е отстраняване на фосфатна група от молекула чрез хидролаза, особено чрез фосфатаза.
Фосфорилирането и дефосфорилирането са два решаващи процеса във физиологичните процеси на живите организми. Протеиновото фосфорилиране и дефосфорилиране са много важни за клетъчната сигнализация, клетъчното делене, транслацията на протеините, метаболизма и оцеляването. В клетката обикновено над 30% от протеините се подлагат на фосфорилиране. Най-важното е, че фосфорилирането и дефосфорилирането се извършват във всички видове протеинови субстрати като структурни протеини, ензими, мембранни канали, сигнални молекули и др. Регулирането на реакциите на фосфорилиране и дефосфорилиране се нарича колективно фосфорегулация.
