الأحماض الأمينية مركبات عضوية مكوّنة غالبًا من الكربون،والهيدروجين،والأكسجين،والنيتروجين. رغم وجود المئات من الأحماض الأمينية،عشرون منها تؤدي دور اللبنات في بناء البروتينات. غالبًا ما يُشار إلى هذه الأحماض الأمينية العشرون باختصارات من ثلاث حروف أو من حرف واحد.

تحتوي جميع الأحماض الأمينية على ذرة كربون مركزية،تسمى كربون ألفا،وهي ذرة الكربون المركزية غير المتماثلة في معظم الأحماض الأمينية. ترتبط بمجموعة أمينية،ومجموعة كربوكسيلية،وذرة هيدروجين،ومجموعة R متغيّرة. الجزيء غير المتماثل يتكون من أربع مجموعات منفصلة مرتبة حول ذرة معينة تُعرف بالمركز الكيرالي بما أن الجلايسين يحتوي على ذرة هيدروجين تؤدي دور مجموعة R،ولا يحتوي على أربع مجموعات منفصلة،لذا لا يكون له مركز كيرالي.

يمكن أن تشكل هذه المجموعات الخمس تشكيلين منفصلين وهما أيزوماران فراغيان،يُسميان L و D.هذان الأيزومران صورتان مرآتيتان غير متطابقتان مع بعضهما البعض. الأحماض الأمينية المُستخدمة في تركيب البروتين تكون دائمًا أيزومر-L. تستطيع مجموعة أمين في حمض أميني،أن تؤدي دور قاعدة،وتستقبل بروتونًا يتسبب بشحنة موجبة،بينما تستطيع مجموعة الكربوكسيل،أن تؤدي دور حمض،وتمنح بروتونًا يتسبب بشحنة سالبة.

في الحموضة الفيسيولوجية،تتواجد الأحماض الأمينية عادة بشحنة مزدوجة،وتُسمى أيون مزدوج،وهو جزيء تتساوى فيه الشحنات الموجبة والسالبة. لكل حمض أميني مجموعة R فريدة من نوعها هي المسؤولة عن التنوع في خواصّتلك الأحماض بما فيها الحجم،والذوبانية،والشحنة. تُصنف الأحماض الأمينية عمومًا إلى فئتين وفقًا لمجموعات R فيها:الأحماض غير القطبية والأحماض القطبية.

يمكن تقسيم الأحماض الأمينية غير القطبية إلى أليفاتية وأروماتية. يمكن تقسيم الأحماض الأمينية القطبية إلى:حمضية،وقاعدية،وغير مشحونة عند pH متعادلة. المجموعات الأليفاتية،هي هيدروكربونات مرتبطة برابطة واحدة،تتواجد على شكل سلاسل مستقيمة،ومتفرعة،وحلَقية.

الأحماض الأمينية ذات مجموعات R الأليفاتية هي جليسين،وهو الحمض الأميني الأبسط؛ألانين،فالين،لوسين،وأيسولوسين،وهي كارهة للماء بشدة وترتبط ببعضها البعض،لتشكيل بنيات أساسية في البروتينات؛وهناك أيضًا ميثيونين،وهو حمض أميني يحتوي على الكبريت؛وبرولين،الذي يتألف من حلقة أليفاتية. أما المجموعات الأروماتية فهي هيدروكربونات تتواجد كحلقات غير مشبعة بروابط منفردة وثنائية بالتناوب. الأحماض الأمينية الأروماتية هي الفينيلانين،تايروسين،وتريبتوفان،وجميعها كبيرة وقادرة على المشاركة في تفاعلات كارهة للماء.

الأحماض الأمينية الحمضية هي الأسبارتيت والغلوتاميت. تحتويان على مجموعة كربوكسيلية،تمنح بروتونًا لتصبح شحناتها سالبة. أما الأحماض الأمينية القاعدية فهي اللايسين والأرجنين،والهستيدين.

تحتوي على مجموعات أمينية في السلاسل الجانبية،تستقبل بروتونًا لتصبح شحناتها موجبة. الأحماض الأمينية القطبية متعادلة الشحنة هي السيرين،والثيورين،والسيستين،والأسبارجين،والجلوتامين. وهي كارهة للماء وتحتوي على مجموعات وظيفية قطبية مختلفة:كمجموعات الهيدروكسيل في السيرين والثريوين،ومجموعة سلفوهايدريل في السيستين،ومجموعات أميدية في الأسبراجين والجلوتامين.