每種氨基酸具有特定的R側鏈，它決定著氨基酸的物理化學性質。根據側鏈的極性不同可將氨基酸分成四類：

（1）具有非極性或疏水性側鏈的氨基酸（丙氨酸，異亮氨酸，亮氨酸，脯氨酸，纈氨酸，苯丙氨酸，色氨酸和酪氨酸），在水中的溶解度較極性氨基酸小，其疏水程度隨著脂肪族側鏈的長度增加而增大。

（2）帶有極性，無電荷（親水的）側鏈的氨基酸含有中性，極性基團（極性基團處在疏水氨基酸和帶電荷的氨基酸之間）能夠與適合的分子例如水形成氫鍵。絲氨酸，蘇氨酸和酪氨酸的極性與它們所含的羥基有關，天冬醯胺，谷氨醯胺的極性同其醯胺基有關。而半胱氨酸則因含有巰基，所以屬於極性氨基酸，甘氨酸有時也屬於此類氨基酸。其中半胱氨酸和酪氨酸是這一類中具有最大極性基團的氨基酸，因為在pH值接近中性時，巰基和酚基可以產生部分電離。在蛋白質中，半胱氨酸通常以氧化態的形式存在，即胱氨酸。當兩個半胱氨酸分子的巰基氧化時便形成一個二硫交聯鍵，生成胱氨酸。天冬醯胺和谷氨醯胺在有酸或鹼存在下容易水解並生成天冬氨酸和穀氨酸。

（3）帶正電荷側鏈（在pH接近中性時）的氨基酸包括賴氨酸，精氨酸和組氨酸，它們分別具有ε-NH2，胍基和咪唑基（鹼性）。這些基團的存在是使它們帶有電荷的原因，組氨酸的咪唑基在pH7時，有10%被質子化，而 pH6時50%質子化。

（4）帶有負電荷側鏈的氨基酸（pH接近中性時）包括天冬氨酸和穀氨酸。由於側鏈為羧基（酸性），在中性pH條件下帶一個淨負電荷。