Homoserina dihasilkan daripada laluan sintesis aspartat melalui aspartat-4-semialdehid, yang dihasilkan daripada β-fosfoaspartat. Dengan tindakan homoserina dehidrogenase, semialdehid ditukar kepada homoserina.[7]

L-Homoserina ialah substrat untuk homoserina kinase, menghasilkan fosfohomoserina (homoserina-fosfat), yang boleh berubah kepada threonine synthase untuk menghasilkan L-threonine.

Homoserina berubah menjadi O-suksinil homoserina oleh homoserina O-suksiniltransferase, sebuah prekursor kepada L-metionine.[8]

Homoserina secara alosteri boleh menghalang aktiviti aspartat kinase dan glutamat dehidrogenase.[3] Glutamat dehidrogenase secara terbalik boleh menukarkan glutamat kepada α-ketoglutarat dan α-ketoglutarat boleh berubah kepada oksaloasetat melalui kitaran sitrik. Threonin bertindak sebagai satu lagi perencat aktiviti alosterik kinase aspartat dan dehidrogenase homoserina, tetapi ia adalah perencat kompetitif kinase homoserina.[8]