谷氨酸是一種非必需胺基酸，人體利用它製造蛋白質，而蛋白質是所有人體細胞的重要組成部分。這種氨基酸之所以被稱為“非必需”，是因為當飲食中缺乏這種氨基酸時，人體可以自行製造。所有非必需胺基酸都必須在人體合成蛋白質之前就已存在；其中一些胺基酸還具有其他更特殊的作用。谷氨酸由多種氨基酸生物合成，包括鳥氨酸和精氨酸。麩胺酸經胺化後形成重要的胺基酸麩醯胺酸。由於谷氨酸側鏈上有一個羧酸部分（功能團），因此它是僅有的兩種在生理pH下帶淨負電荷的氨基酸之一（另一種是天冬氨酸）。這種負電荷使谷氨酸成為一種極性分子，通常位於蛋白質和酶的外部，在那裡它可以自由地與細胞內的水性環境相互作用。
它是一種有機化合物，是動物性蛋白質中常見的20種氨基酸之一。哺乳動物蛋白質中僅存在ʟ立體異構體。與天門冬胺酸類似，麩胺酸的側鏈上有一個酸性羧基，可以作為氨（一種對人體有毒的化合物）的受體和供體。麩胺酸與氨結合後，稱為麩醯胺酸，因此可以安全地將氨運送至肝臟，最終轉化為尿素，經由腎臟排出。遊離麩胺酸（未被蛋白質吸收）也可以可逆地轉化為酮戊二酸（克雷布斯循環中的中間體），從而降解為二氧化碳和水，或轉化為糖。谷氨酸的酸性側鏈在大多數情況下會賦予含有該氨基酸的蛋白質一個負電荷，從而增加蛋白質的水溶性。
谷氨酸是一種重要的興奮性神經傳導物質，是糖和脂肪代謝所必需的，並支持前列腺功能。
