Como outros aminoácidos, faz parte das proteínas importantes para as células. A prolina é o aminoácido que concentra o maior número de estudos focados na superação de todos os tipos de situações de stress: salinidade, seca, metais pesados, altas e baixas temperaturas, hipóxia, poluição do ar, stress oxidativo, infecção patogênica ou radiação UV. Além do seu papel na tolerância às situações estressantes, sua atividade sinalizadora tem sido demonstrada no desenvolvimento das plantas.