A pepsina atua como uma enzima proteolítica essencial, operando de forma otimizada em ambientes de pH ácido, como o do estômago. O processo se inicia com seu precursor, o pepsinogênio, que é secretado pelas células da parede estomacal e ativado somente na presença do ácido clorídrico (HCl). Uma vez ativa, sua principal função é a hidrólise de proteínas de origem animal (como carnes, ovos e laticínios), quebrando-as em aminoácidos essenciais, com destaque para o triptofano e a fenilalanina.
Além da digestão direta, a pepsina exerce um papel regulatório ao estimular receptores acoplados à proteína G sensíveis ao cálcio (CaR) através desses aminoácidos liberados. Esse estímulo resulta na liberação de hormônios gastrointestinais fundamentais: a gastrina, que aumenta a motilidade gástrica e a produção de HCl, e a colecistocinina (CCK), que regula a secreção de bile e enzimas pancreáticas para a absorção de gorduras e carboidratos. A pepsina também favorece a acomodação gástrica, pois a CCK induz o relaxamento do fundo estomacal pós-prandial, o que reduz a pressão intragástrica e otimiza o tempo necessário para a absorção de nutrientes.