通过计算机算法利用酶的区域的结构信息，构建氨基酸残基侧链异构体库并建立分子能量函数，紧接着对空间构象的序列进行计算和评估，最终选出最优的突变体。另一种酶的设计不需要以酶分子作为模板，不具有催化活性的蛋白质分子同样可以作为理性设计的对象。这种方法首先在计算机上使用组合最优化算法预测可以与酶的底物结合的突变体；然后通过定义关键反应的方向，组合搜索算法，确定残基置放位置；最后通过设计残余互补表面来引入设计活性，从而预测出可以与底物表面互补结合的突变体。

与上述基于结构信息的设计方法不同，有些方法则需要序列和结构的综合信息：首先根据催化机制和结构特点选定对活性有重要影响的氨基酸残基，然后以其为指标，通过同源比对确定保守区域；再对关键氨基酸残基和保守区域进行数据库挖掘，在数据库中搜索自然界已经进化出来的符合条件的蛋白质序列，对其进行功能验证。这种方法依赖于可用序列的数量和多样性，如果能够找到合适序列，那么对于特定空间结构，经过数百万年的自然进化的天然蛋白质序列将有可能接近最优序列。

科研工作者利用计算机辅助设计方法，从结构已知但不具有催化活性的蛋白质中预测了可能形成活性中心的关键氨基酸残基，并对之进行突变，成功地将磷酸丙糖异构酶的活性引入核糖结合蛋白中，获得了新型磷酸丙糖异构酶。自然界中转氨酶均具有“S-”选择性，科学工作者通过对S-转氨酶的催化机制、结构特征和序列信息进行分析，通过计算机辅助设计分析推导出R-转氨酶应有的空间结构和序列特征，成功获得17个R-转氨酶。

酶的计算机辅助设计作为新兴技术，已经成功设计出一些高效专一的新酶，将计算机辅助设计作为基于实验结果设计的补充与化学知识结合起来，是酶理性设计的未来发展方向。