A L-Cisteína atua de diversas formas no organismo, destacando-se por sua capacidade de ser facilmente convertida em L-Cistina através de processos de oxi-redução. No sistema respiratório, ela exerce uma ação mucolítica ao aumentar a fluidez das mucoproteínas, transformando as ligações S-S em grupos SH. Além disso, este aminoácido participa ativamente de processos de desintoxicação e eliminação de radicais livres, agindo em conjunto com o selênio e a vitamina E. Sua atuação estende-se à proteção das células hepáticas e cerebrais contra danos causados pelo consumo de álcool e fumo.
No tratamento da alopecia, ela age isoladamente ou associada à vitamina B6 para promover a saúde capilar. Por fim, possui a capacidade de remover o excesso de cobre do organismo e, em aplicações oftalmológicas, age na prevenção de úlceras de córnea decorrentes de queimaduras químicas.