Comme d’autres acides aminés, il fait partie des protéines importantes pour les cellules. La méthionine fournit un groupe méthyle pour des processus importants tels que la méthylation de l’ADN, la biosynthèse de la chlorophylle ou la biosynthèse de la paroi cellulaire. En outre, il agit comme précurseur de la synthèse de l’hormone éthylène, de polyamines qui agissent comme facteurs de croissance (spermidine et spermine), de molécules actives contre le stress abiotique (glycine-bétaïne) et de molécules actives contre les organismes nuisibles (glucosinolates).