Glutamin spielt eine wichtige Rolle im Aminosäuren-, Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel. Als Energiequelle für sich schnell teilende Zellen wie Immunzellen und Darmepithel ist Glutamin wichtig für das Immunsystem und den ordnungsgemäßen Aufbau und die Regeneration der Darmwand. Glutamin ist auch wichtig für die Darmbarrierefunktion: Glutamin unterstützt die Bildung sogenannter Tight Junctions (Zonula occludens), spezifische Proteine, die Darmepithelzellen zusammenhalten und dafür sorgen, dass Partikel aus dem Magen-Darm-Trakt nicht unkontrolliert an der Darmschleimhaut vorbei in den Körper gelangen können . Glutamin wird daher häufig zur Bekämpfung von Leaky Gut (erhöhte Darmdurchlässigkeit) eingesetzt.
Glutamin ist an der Synthese von Proteinen, Nukleinsäuren (DNA, RNA), Neurotransmittern (einschließlich GABA, Gamma-Aminobuttersäure), Glykogen und Hormonen beteiligt. Glutamin ist auch wichtig für den Säure-Basen-Haushalt (Glutamin erhöht die renale Säureausscheidung und erhöht die Pufferkapazität des Blutplasmas), den Muskelaufbau und die Entgiftung von Ammoniak im Gehirn. Es gibt auch Hinweise darauf, dass eine Glutamin-Supplementierung bei Menschen mit (starkem) Übergewicht zur Gewichtsabnahme beiträgt. Bei Ausdauersportlern wirkt Glutamin der Immunsuppression und einem Leaky Gut entgegen. Eine Glutaminergänzung zu den Mahlzeiten verbessert die glykämische Kontrolle bei Menschen mit Diabetes