L-丝氨酸作为一种组成蛋白的基本氨基酸广泛应用于医药、食品、等行业。目前L-丝氨酸的全球市场需求量为10000t/年。L-丝氨酸属于一种非氨基酸，它是参与合成胞内生物物质嘌呤、嘧啶、磷脂等的重要前体。L-丝氨酸是氨基酸输液的原料，亦可作为轻化工业的原料。此外，因L-丝氨酸具有特殊的润湿性和保湿性，在国内外被大量用于高级中。

D-丝氨酸是哺乳动物体内最主要的D型氨基酸之一，约为体内游离丝氨酸总量的1/3。研究发现包括人类在内，高等动物的高级中枢存在区域性高浓度的D-丝氨酸，并发挥着重要的神经递质作用。研究发现在小鼠的阴茎海绵体、食管下括约肌，均发现D-丝氨酸发挥着重要功能。