Frei vorkommende nichtproteinogene Aminosäuren sind schon lange wegen ihrer antimetabolen Eigenschaften bekannt. Entdeckt werden sie meist aufgrund der Reaktivität gegenüber der katalytischen Wirkung der Zielenzyme. Führt man sie regiospezifisch in biogene Peptide und Proteine ein, kann es möglich werden, eine neue Ära der Medizinalchemie an der Grenze zwischen kleinen und großen Wirkstoffen einzuleiten. Außerdem eröffnet die ortsspezifische Funktionalisierung von Proteinen besonders attraktive Strategien für die posttranslationale Proteinmodifizierung. Auch bieten viele der Aminosäuren, die von der Natur nicht für den Einbau in Proteine ausgewählt wurden, reiche architektonische Möglichkeiten bei Einführung in ribosomal hergestellte Polypeptide. Dieser Aufsatz fasst die Biosynthesewege zu den wichtigsten Klassen nichtkanonischer Bausteine und deren Stoffwechsellogik zusammen, die in nichtribosomalen Peptidgerüsten und nichtribosomalen Peptid‐Polyketid‐Hybriden resultieren.