半胱氨酸蛋白酶在生理學和發育的各個方面發揮著多方面的作用。在植物中，它們對生長和發育以及儲存蛋白（如種子）的積累和動員很重要。此外，它們還參與信號通路以及對生物和非生物脅迫的響應。在人類和其他動物中，它們負責衰老和細胞凋亡（程序性細胞死亡）、MHCII類免疫反應、激素原處理和對骨骼發育很重要的細胞外基質重塑。巨噬細胞的能力和其它細胞動員elastolytic半胱氨酸蛋白酶在其表面專門的條件下也可能導致加速的膠原和彈性蛋白的降解在部位炎癥在疾病如動脈粥樣硬化和肺氣腫。幾種病毒（如脊髓灰質炎和丙型肝炎）將它們的整個基因組表達為單一的大量多聚蛋白，并使用蛋白酶將其切割成功能單元（例如，煙草蝕刻病毒蛋白酶）。