Kolin ili njegovi izvedeni spojevi igraju bitnu ulogu u mnogim fiziološkim procesima:
- fosfolipidi, posebno fosfatidil kolin (PC), nalaze se u velikim količinama u svim biološkim membranama. Tamo igraju važnu ulogu u svojoj strukturi i funkcijama, poput prijenosa signala i transporta tvari.
- Metabolizam i transport lipidi i holesterol - Masti i kolesterol iz hrane prevoze se u jetra pomoću hilomikrona (čestica lipoproteina). Odatle se prevoze putem krv do izvanhepatičnih („izvan jetra") Tkiva u drugoj vrsti lipoproteina (kompleksi proteini (apolipoproteini), holesterol, trigliceridii fosfolipidi) naziva VLDL (vrlo nizak gustoća lipoproteini). PC je neophodan za pravilnu "proizvodnju" i izlučivanje VLDL-ova.
- Kolin je također od velike važnosti u metabolizmu metilnih skupina, u kojem homocistein mogu se metilirati (dodavanjem CH3 skupina) na dva različita puta. U jednoj reakciji, betain, koji je derivat kolina, služi kao donor metilne skupine (donor) za metilaciju homocistein do metionina a pretvara se u dimetilglicin putem betain-homocistein metiltransferaze. U drugoj reakciji 5-metil-tetrahidrofolat služi kao donor metila i Vitamin B12ovisni metionina sintaza je relevantan enzim.
- Kolin je također preteča acetilkolinA neurotransmiter (glasničke tvari koje prenose pobudu a živčana stanica drugim stanicama na kemijskim sinapse). To je važno za funkcije kao što su memorija pohranu ili kontrolu mišića.
