除了甘氨酸，其余氨基酸均至少含有一个不对称碳原子（Thr和Ile有两个手性碳），因此都具有手性（chirality）。
如果以L型甘油醛和D型甘油醛为参照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有L型和D型两种对映异构体（enantiomer）或镜像异构体。
实验证明，蛋白质分子中的不对称氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗菌肽（如短杆菌肽）和细菌细胞壁的主要成分——肽聚糖之中，它们不能参入到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
必须指出的是，氨基酸的D型和L型与氨基酸的旋光方向没有必然的联系，也就是说，某些L型氨基酸使偏振光的振动方向顺时针旋转（正值），而另一些则是逆时针旋转（负值）。一种氨基酸的旋光方向需要通过实验（旋光仪）来测定。
