左旋精胺酸可促進蛋白質合成、幫助傷口修復，並幫助運動後肌肉合成、提升運動表現。同時精胺酸能使血管擴張，改善性功能障礙、提升精子活動力。

1998年諾貝爾醫學獎發表後，精氨酸、心腦血管與神經的相關研究也陸續被提出，至今精胺酸已被認定可透過一氧化氮的生成，進而促進人體血液循環通暢，預防心血管疾病。

美國期刊指出，給予精胺酸可逆轉這些心血管危險因素相關的內皮功能障礙，並改善常見的心血管疾病如冠狀動脈、周邊動脈疾病、缺血/再灌注損傷和心臟衰竭。

左旋精胺酸被多項醫學臨床研究證實，能夠改善性功能障礙；同時也有研究指出，精胺酸與一氧化氮(NO)可透過增加粒線體的能量產生，提高精子數量及活動力。

精胺酸是組成蛋白質的重要胺基酸之一，研究發現，補充左旋精胺酸可以刺激體內的蛋白質合成信號，進而促進蛋白質的合成，對於兒童的生長發育非常重要。