De hydrolyse van een dipeptide resulteert in het verbreken van de peptidebinding tussen de twee aminozuren waaruit het dipeptide bestaat. Deze reactie wordt gekatalyseerd door enzymen die peptidasen of proteasen worden genoemd. De producten van hydrolyse zijn twee individuele aminozuren.

De algemene reactie voor de hydrolyse van een dipeptide kan als volgt worden weergegeven:

H2O + R1-CO-NH-R2 → R1-COOH + R2-NH2

waarbij R1 en R2 de zijketens van de twee aminozuren voorstellen.

De hydrolyse van dipeptiden is een belangrijke stap in de vertering van eiwitten. In het menselijke spijsverteringsstelsel worden dipeptiden afgebroken tot individuele aminozuren door enzymen zoals dipeptidasen en aminopeptidasen. Deze aminozuren kunnen vervolgens in de bloedbaan worden opgenomen en voor verschillende metabolische processen worden gebruikt.