L-赖氨酸为白色或近白色自由流动的结晶性粉末。几乎无臭。263~264℃熔化并分解。通常较稳定，高湿度下易结块，稍着色。相对湿度60%以下时稳定，60%以上则生成二水合物。与维生素C和维生素K3共存则着色。碱性条件及直接与还原糖存在下加热则分解。易溶于水(40g/100ml，35℃)，水溶液呈中性至微酸性，与磷酸、盐酸、氢氧化钠、离子交换树脂等一起加热，起外消旋作用。
赖氨酸为必需氨基酸，如缺乏则引起蛋白质代谢障碍及功能障碍，导致生长障碍。D-型赖氨酸无生理效果。
L-赖氨酸一般以L-赖氨酸盐酸盐[657-27-2]供应市场，游离的L-赖氨酸极易潮解，因具有游离氨基而易发黄变质，并有刺激腥味，难于长期保存。L-赖氨酸盐酸盐则比较稳定，不易潮解，便于保存。但L-赖氨酸在有些用途上的需求也在增加，例如多肽合成化学、生化研究、赖氨酸衍生物制备等。游离L-赖氨酸可由L-赖氨酸盐酸盐制备。
营养增补剂。用于强化食品中的赖氨酸。植物蛋白质中一般赖氨酸含量较低。黑麦、米、玉米、花生粉等所含赖氨酸为限制氨基酸，小麦、芝麻、燕麦等所含赖氨酸为限制氨基酸。日本的强化规定用量(以L-赖氨酸计)：小麦粉、通心粉、速煮面等为150mg/100g；面包、饼干等为100mg/100g；速煮面50mg/100g。尚可用于蛋黄酱、乳粉、牛乳、方便食品等。