Les acides aminés naturels possèdent une fonction carboxylique et une fonction amine associées l'une et l'autre au même atome de carbone appelé carbone alpha. Le carbone alpha est un carbone asymétrique puisqu'il possède quatre substituants différents (exception faite de la glycine). Ceci implique, pour chaque molécule d'acide aminé, l'existence de deux séries d'isomères optique D et L (appelés également énantiomères). Cependant, seule la serie L des énantiomères est présente dans les composés naturels.

Les acides aminés naturels sont au nombre d'une vingtaine. On peut les classer en quatre catégories sur la base du caractère polaire (hydrohile) ou non de leur chaîne latérale : acides aminés à chaine latérale polaire , acides aminés à chaine latérale non polaire, acides aminés chargés électriquement à pH 7, acides aminés à chaîne aromatique.

L'état de ionisation des groupes carboxyliques et amines (et éventuellement des fonctions ionisables des chaînes latérales) dépend du pH du milieu. On définit le pI (point isoionique) comme étant le pH de la solution pour lequel la charge portée par la molécule d'acide aminé est égale à zéro. A ce pH, la molécule d'acide aminé est un dipôle. On l'appelle ion dipolaire ou zwitterion.

Les acides aminés sont les unités de base dans la constitution des protéines.