Serine is een α-aminozuur met een aminogroep, een carboxylgroep en een hydroxymethyl-zijketen. De brutoformule is C3H7NO3; het opgegeven molecuulgewicht bedraagt 105,09. De zijketen bevat een hydroxylgroep, waardoor serine tot de polaire aminozuren behoort. Onder biologische omstandigheden komen de amino- en carboxylgroep voor in geladen vormen, en bij neutrale pH overheerst de zwitterionvorm.
Als proteïnogeen aminozuur wordt L-serine ingebouwd in eiwitten. Een zijketen van serine kan bovendien voorkomen in het actieve centrum van bepaalde enzymen, waaronder serineproteasen. De hydroxylgroep maakt fosforylering mogelijk, die een rol kan spelen bij de activering of inactivering van enzymen. Deze biochemische rollen beschrijven processen in de stofwisseling en in eiwitten, en betekenen niet automatisch dat een aangebracht cosmetisch product hetzelfde effect heeft.
In de stofwisseling kan serine worden gevormd uit 3-fosfoglyceraat en onder meer worden omgezet in glycine. Het dient ook als voorloper van verschillende biologische verbindingen; voorbeelden die in de algemene beschrijving worden genoemd zijn sfingolipiden en folaat. D-serine ontstaat bij mensen door omzetting van L-serine met behulp van een racemase en werkt in het zenuwstelsel als signaalstof bij NMDA-receptoren. Deze processen hebben betrekking op de biologische functie van de betreffende serinevorm en moeten niet worden gelijkgesteld aan cosmetische verzorgingsclaims.
Voor cosmetica vermeldt de INCI-functiebeschrijving Serine als antistatisch, haarconditionerend, huidverzorgend en parfumerend. Deze indeling benoemt de beoogde productfuncties, maar levert geen bewijs dat een bepaalde formule een meetbaar effect van een bepaalde sterkte heeft. De beschikbare PubMed-abstracts bevatten geen betrouwbare studies naar cosmetische voordelen. Daarom beperkt de cosmetische indeling zich tot de vermelde functies en de chemische en biologische eigenschappen die voor serine zijn beschreven.