L-citrulin je neesencijalna (uvjetno esencijalna) aminokiselina koju tijelo ne može proizvesti u dovoljnim količinama, osobito pod većim naporima, pa ju je potrebno uzimati dodatno kroz suplementaciju. Iako nije sastavni dio većine proteina u tijelu, citrulin je pronađen u specijalnim proteinima kose, kože i živčanih stanica. Primarno se sintetizira iz glutamina u crijevima, ali ga prirodno sadrži i neka hrana, kao naprimjer lubenice.
Citrulin balansira razinu dušika i metaboličke procese te je osnova za proizvodnju aminokiselina L-arginin i L-ornitin, koje su vrlo popularne među sportašima. Citrulin igra važnu ulogu u širenju krvnih žila - nakon unosa citrulina u organizam veći dio se pretvara u arginin, koji se dalje pretvara u dušikov oksid, koji opušta mišiće oko krvnih žila izazivajući tako njihovo širenje. To za rezultat ima bolju opskrbu mišića kisikom i hranljivim tvarima, kao i izbacivanje štetnih tvari. Širenje krvnih žila istovremeno smanjuje krvni tlak, što je još jedan od benefita uzimanja citrulina.
Citrulin poboljšava aerobne performanse i radni kapacitet utječući na mliječnu kiselinu kako bi smanjio umor. Studije pokazuju smanjenje mentalnog i mišićnog umora te iscrpljenosti kod tek operiranih pacijenata, ali i može izazvati povećanje performansi kod sportaša.