精氨酸可以提供身體一氧化氮，促使血管舒張，血管阻力下降，減少心臟輸出的負荷，緩和心紋痛的狀況。同時精氨酸也具有抗氧化作用，可以降低低密度脂蛋白(LDL)氧化，形成血管內層乳糜沉殿的作用,因此對於心臟小血管阻塞，造成心肌壞死的機率下降，臨牀證實，早晚補充1000毫克(1公克)的精氨酸，可以有效降低心絞痛的發生率。
精氨酸同時被多項醫學臨牀研究證實，具有改善性功能障礙，及有效提高精子數量及活動力的臨牀作用，每天服用4-5公克的精氨酸，持續半年的研究發現，約有20~35%的夫妻可以懷孕。但值得注意的一點是，在男性性功能障礙方面，有研究顯示，每日單獨服用精氨酸3公克，持續一個月，僅有5%的患者獲得改善。
一則對照研究(對象爲38位下肢動脈病變合併糖尿病患者)發現，服用精氨酸雖對於空腹血糖及糖化血色素沒有影響，但血液中的抗氧化能力及一氧化氮濃度卻大幅增加，能爲血管內皮細胞帶來間接保護效力。
精氨酸可以降低蛋白質異化作用、改善身體氮平衡，促進傷口的癒合。此外法國學者發現，補充精氨酸與脯氨酸(Proline)，可以加速糖尿病患傷口復原。在此一提，糖尿病患者傷口因血液循環差，免疫及修復能力下降，補充精氨酸可以輔助傷口癒合，但重點在於患者對傷口的處理及血糖的控制，纔能有效幫助傷口復塬。
精氨酸可有效提高免疫力，促進免疫系統分泌自然殺手細胞，吞噬細胞，白血球內烯素(interleukin-1)等內生性物質，有利於對抗癌細胞及預防病毒感染。
