Citrulline được tạo thành từ ornithine và carbamoyl phosphate ở một trong những phản ứng trung tâm trong chu kỳ urê. Chất này cũng được tạo ra từ arginine như một sản phẩm phụ của phản ứng xúc tác bởi họ NOS (nitric oxide synthase) (NOS; EC 1.14.13.39).[5] Citrulline cũng có thể được tạo ra từ arginine bởi enzyme trichohyalin ở bao rễ mầm và ở tủy nang lông.[6] Arginine đầu tiên sẽ được oxy hóa thành N-hydroxyl-arginine, sau đó nó sẽ được tiếp tục oxy hóa thành citrulline đồng thời giải phóng nitơ oxit.