A principal diferença entre fosforilação e desfosforilação é que a fosforilação é a adição de um grupo fosfato a uma molécula pela proteína quinase. Enquanto isso, a desfosforilação é a remoção de um grupo fosfato de uma molécula por hidrolase, especialmente por uma fosfatase.
A fosforilação e a desfosforilação são dois processos cruciais nos processos fisiológicos dos organismos vivos. A fosforilação e desfosforilação de proteínas são muito importantes para a sinalização celular, divisão celular, tradução de proteínas, metabolismo e sobrevivência. Em uma célula, geralmente, mais de 30% das proteínas sofrem fosforilação. Mais importante ainda, a fosforilação e a desfosforilação ocorrem em todos os tipos de substratos proteicos, como proteínas estruturais, enzimas, canais de membrana, moléculas de sinalização, etc. A regulação das reações de fosforilação e desfosforilação é chamada coletivamente de fosforegulação.