甲硫氨酸，為含硫α-氨基酸之一。是蛋白質的一種成分，卵白蛋白和酪蛋白中很多，天然得到的是L-型。是必需氨基酸之一，L型D型都有效。或直接脫去甲硫醇和氨，而間接地經同型半胱氨酸分解成α-酮酸。甲硫氨酸的生物合成是從O-乙酰同型絲氨酸等硫化物，或由半胱氨酸的逆途徑生成同型半胱氨酸（至此僅在鏈孢霉上出現），再向同型半胱氨酸通過轉移甲基而生成。
這些甲基有由⑴N-最高正價化合物（例如甜菜堿），⑵ S-最高正價化合物（例如硫代甜菜堿）直接轉移的，有由⑶活性C1單位新產生的等。再者活性甲硫氨酸本身，也通過分解成同型半胱氨酸，成為肌酸、N-甲基煙酸、膽堿、甲基組氨酸等的甲基供體。
活性甲硫氨酸經過脫羧、脫硫甲基反應也變成多胺。另一條合成途徑是通過硫甲基轉移給α-酮丁酸而生成甲硫氨酸。甲硫氨酸含的硫對堿是穩定的。溴化氰在甲硫氨酸殘基處可將肽切斷，因此多用于氨基酸排列的研究。甲硫氨酸為人體必需八種氨基酸之一。人體內不能合成，必須依靠外源補充。甲硫氨酸在人體內與ATP結合生成S-腺苷氨酸。