Comme d’autres acides aminés, il fait partie des protéines importantes pour les cellules. C’est la principale molécule de soufre organique. Précurseur de la synthèse de la méthionine, du glutathion (antioxydant principal des plantes), des vitamines, des cofacteurs et des composés qui font partie du système de défense des plantes (glucosinolates, thionines et phytoalexines). La cystéine est un métabolite crucial dans le système de défense des plantes.

En outre, certaines études établissent un lien entre la tolérance aux situations de stress causées par les métaux lourds (Zn et Cd) et l’accumulation de cystéine dans les plantes.