Como otros aminoácidos forma parte de proteínas importantes para las células. La prolina es el aminoácido que concentra el mayor número de estudios centrados en la superación de todo tipo de situaciones de estrés: salinidad, sequia, metales pesados, altas y bajas temperaturas, hipoxia, contaminación atmosférica, estrés oxidativo, infección patógena o radiación UV. Además de su papel en la tolerancia a situaciones de estrés, se ha demostrado su actividad señalizadora en el desarrollo de las plantas.