Como outros aminoácidos, faz parte das proteínas importantes para as células. É a principal molécula de enxofre biológica. Precursor da síntese de metionina, glutationa (principal antioxidante das plantas), vitaminas, cofatores e compostos que fazem parte do sistema defensivo das plantas (glucosinolatos, tioninas e fitoalexinas). A cisteína é um metabólito crucial no sistema defensivo das plantas.

Além disso, alguns estudos relacionam a tolerância às situações de stress causadas pelos metais pesados (Zn e Cd) com o acúmulo de cisteína nas plantas.