Eiwitten zijn ketens van aminozuren. Er zijn 20 standaard aminozuren die cellen gebruiken om eiwitten te bouwen. Elk aminozuur heeft een centraal koolstofatoom, het zogenaamde alfa-koolstofatoom, dat verbonden is met een aminogroep, een carboxylgroep, een waterstofatoom en een zijketen, de zogenaamde R-groep. De R-groep maakt elk aminozuur uniek. Deze kan zo simpel zijn als een waterstofatoom, zoals in glycine, of zo complex als een indoolring, zoals in tryptofaan.

Aminozuren verbinden zich met elkaar door middel van peptidebindingen. De carboxylgroep van het ene aminozuur reageert met de aminogroep van het andere, waarbij water vrijkomt en een binding ontstaat. De resulterende keten is een polypeptide. De volgorde van de aminozuren bepaalt hoe het eiwit zich vouwt, en de gevouwen vorm bepaalt de functie ervan. Een enkel verkeerd aminozuur kan een ziekte veroorzaken. Sikkelcelanemie ontstaat door een enkele vervanging van glutaminezuur door valine in hemoglobine.

Negen van de twintig standaard aminozuren zijn essentieel, wat betekent dat het menselijk lichaam ze niet zelf kan aanmaken en ze via voeding moet binnenkrijgen. De andere zijn niet-essentieel, wat betekent dat het lichaam ze kan synthetiseren. Complete eiwitten, zoals die in vlees, eieren en zuivelproducten, bevatten alle negen essentiële aminozuren. Plantaardige eiwitten missen vaak één of meer essentiële aminozuren, daarom biedt de combinatie van voedingsmiddelen zoals rijst en bonen een compleet eiwitprofiel.

Aminozuren worden ook gebruikt als supplementen, smaakversterkers en voorlopers van neurotransmitters. Glutamaat is een stimulerende neurotransmitter en de bron van de umami-smaak. Tryptofaan is een voorloper van serotonine. Glycine is een kalmerende neurotransmitter.