La polylysine sous sa forme à liaison alpha (poly-L-lysine, alpha-PL) est généralement produite par polymérisation chimique ou synthèse en phase solide, tandis que la forme epsilon naturelle est produite par fermentation. Les deux formes sont des polymères polycationiques qui interagissent électrostatiquement avec les composants chargés négativement des parois et membranes cellulaires microbiennes, compromettant l'intégrité structurelle et provoquant la mort cellulaire. La forme à liaison alpha est également utilisée comme revêtement biomatériau pour améliorer l'adhésion cellulaire dans les applications pharmaceutiques et diagnostiques.
En science alimentaire, les préparations de polylysine sont évaluées pour la conservation d'une large gamme de produits alimentaires en raison de leur statut GRAS ou équivalent dans plusieurs marchés asiatiques et de leur stabilité thermique. Certaines préparations commerciales étiquetées « Polylysine » sont composées de ou contiennent de l'ε-polylysine (voir entrée séparée). Des niveaux de dosage de 10–200 ppm sont généralement efficaces dans la plupart des systèmes alimentaires.