一種能與鈣離子結合的蛋白質。鈣離子被稱為細胞內的第二信使，其濃度變化可調節細胞的功能，這種調節作用主要是通過鈣調素而實現的。鈣調素普遍存在於真核細胞中，在動物的腦和睪丸組織中的含量比在一般組織中高數倍。
鈣調素是一種分子量為16700的單鏈蛋白質，由148個氨基酸組成，其中沒有半胱氨酸，有1/3是谷氨酸和天冬氨酸，等電點為4.3，是酸性蛋白質，一級結構已經測定。不同生物來源的鈣調素，其氨基酸組成和順序或完全一樣，或僅有少少許差異。它耐酸，耐熱，十分穩定。
鈣調素和細胞內很多種酶，如cAMP磷酸二酯酶、cAMP和cGMp環化酶、糖原磷酸化酶激酶、糖原合酶激酶、需鈣蛋白質激酶、蛋白磷酸解酶、NAD 激酶、肌球蛋白輕鏈激酶和鈣離子-ATP酶等的作用有關。這些酶分別涉及cAMP的合成及分解，糖原的分解及合成，蛋白質的磷酸化及去磷酸化，NADP水平的調節，平滑肌的收縮及非肌肉細胞的運動，細胞內微管的解聚，和細胞內鈣離子本身濃度的維持等。
在每個鈣調素分子內，有4個可與鈣離子結合的區域，它們的一級結構極為相似。細胞內鈣離子水平通常維持在10-7摩爾濃度左右。當外來的刺激使細胞內鈣離子的濃度瞬息間升高至1010-6～1010-5摩爾濃度時，鈣調素即與鈣離子結合，構象改變，螺旋度增加，成為活性分子，乃進而與酶結合，使之轉變成活性態。當鈣離子濃度低於1010-6摩爾濃度時，鈣調素就不再與鈣離子結合，鈣調素和酶都復原為無活性態。因此，可以根據鈣離子濃度的變化來控制細胞內很多重要的生化反應。還有幾種鈣調素的類似物，如肌鈣蛋白C，它的氨基酸順序的70％與鈣調素相同，但它們存在於骨骼肌和心肌中。
至1982年，已得到電鰻和雞的鈣調素的cDNA克隆和雞的鈣調素基因克隆。根據前二者的核苷酸順序分析，得知盡管它們的差異較大，但由之推測出的氨基酸順序仍基本相同。在雞的天然基因中，測得7個內含子，基因總長為12kb。
在細胞分裂周期中，和細胞癌變時，鈣調素基因的表達加強。