非天然氨基酸是指自然界中不存在的，或者是通過人工合成或基因工程手段引入的氨基酸。這類氨基酸可以用於生物科學研究和應用中，通過更換氨基酸的側鏈基團來改變蛋白質的結構和功能。
目前已發現和合成的非天然氨基酸種類繁多，包括但不限於以下幾種：
N-甲基氨基酸。這類氨基酸通過在天然氨基酸的氨基上引入甲基基團來形成。
乙酰化氨基酸。如乙酰賴氨酸，通過在賴氨酸的氨基上引入乙酰基團來形成。
酰胺化氨基酸。如對氨苯甲酸，通過在天然氨基酸的側鏈上引入酰胺基團來形成。
其他衍生物。如苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨醯胺、丙氨酸、半胱氨酸、絲氨酸和賴氨酸等的衍生物。
麥角硫因。這是一種2-硫代咪唑氨基酸，具有獨特的生物活性。
這些非天然氨基酸在蛋白質工程、藥物設計、生物大分子結構研究等領域有着廣泛的應用。