L-ornityna bierze udział w dwóch procesach: syntezie mocznika i syntezie glutaminianu. Oba te procesy mają miejsce w wątrobie. Cykl ornitynowy, znany również jako cykl mocznikowy zachodzi w mitochondriach i cytoplazmie komórek tego narządu i jest ściśle powiązany z cyklem Krebsa. Jego celem jest przemiana szkodliwego amoniaku pochodzącego z azotu białkowego w nietoksyczny mocznik i wydalenie go z organizmu. W cyklu biorą udział trzy aminokwasy: ornityna, cytrulina i arginina. Brak któregokolwiek z wymienionych aminokwasów powoduje zaburzenia w odtruwaniu organizmu z amoniaku i oczyszczaniu wątroby.
Ornityna zazwyczaj występuje z dodatkiem innych substancji biorących udział w przemianach w wątrobie, przykładowo z:
