Arginin, eine essentielle Aminosäure, hat eine positiv geladene Guanidinogruppe. Arginin ist gut geeignet, das Phosphatanion zu binden, und findet sich häufig in den aktiven Zentren von Proteinen, die phosphorylierte Substrate binden. Als Kation spielt Arginin, ebenso wie Lysin, eine Rolle bei der Aufrechterhaltung des gesamten Ladungsgleichgewichts eines Proteins.

Arginin spielt auch eine wichtige Rolle im Stickstoff-Stoffwechsel. Im Harnstoffzyklus spaltet (hydrolysiert) das Enzym Arginase die Guanidinium-Gruppe, um Harnstoff und die L-Aminosäure Ornithin zu erhalten. Ornithin ist Lysin mit einer Methylengruppe weniger in der Seitenkette. L-Ornithin kommt normalerweise nicht in Proteinen vor.

Im genetischen Code für Arginin gibt es 6 Codons, doch obwohl diese große Anzahl von Codons normalerweise mit einer hohen Häufigkeit der jeweiligen Aminosäure in Proteinen verbunden ist, ist Arginin eine der am wenigsten häufigen Aminosäuren. Die Diskrepanz zwischen der Häufigkeit der Aminosäure in Proteinen und der Anzahl der Codons ist für Arginin größer als für jede andere Aminosäure.