Los lisosomas funcionan de la misma manera que el sistema digestivo, ya que contienen enzimas digestivas que descomponen las moléculas biológicas, incluidos los carbohidratos, proteínas, ácidos nucleicos y lípidos. También destruyen orgánulos muertos dentro de la célula, lo que les permite ser reemplazados por otros más efectivos, un proceso conocido como autofagia.
Los lisosomas liberan enzimas fuera de la célula para destruir patógenos y eliminar los residuos celulares mediante un proceso conocido como fagocitosis. Digieren los materiales ingeridos del ambiente extracelular, un proceso conocido como heterofagia. La heterofagocitosis es la captación de materiales fuera de la célula a través de la fagocitosis. Los ejemplos incluyen la eliminación de células apoptóticas por macrófagos y la ingestión y digestión de bacterias por neutrófilos.
Los lisosomas destruyen completamente aquellas células que han muerto, un proceso conocido como autólisis, más comúnmente conocido como autodigestión. También reciclan productos complejos formados a través del proceso de biosíntesis. En general, los lisosomas realizan la digestión de partículas de alimentos. Las enzimas digestivas contenidas en los lisosomas son ásperas. Si son liberados de su célula huésped, son lo suficientemente poderosos como para destruirlo. Sin embargo, las células normales permanecen dentro de las membranas de los lisosomas para proteger a las células de las enzimas digestivas.
Un defecto en el lisosoma puede provocar enfermedades como la deficiencia de maltasa ácida, la enfermedad de Tay-Sachs y la enfermedad de Pompe. Estas condiciones se conocen como trastornos de almacenamiento lisosomal.