Биосинтеза почиње фосфорилацијом и редукцијом карбоксилног постраничног ланца глутамата.
Производ реакције глутамат гама-семиалдехид, спонтано циклизује у неензимској реакцији којом настаје делта1-пиролин-5-карбоксилат. Редукцијом овог међупродукта настаје пролин.[3][4]
Код сисара биосинтеза се може одвијати и на други начин кроз циклус уреје. У овом путу аргинин служи као први међупроизвод који прелази у орнитин. Из орнитина и алфа-кетоглутарата уз помоћ ензима орнитин алфа-аминотрансферазе настаје глутамат гама семиалдехид.
^Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.