天然甜菜碱主要存在于甜菜中，最早由从甜菜中分离提取出来，其结构是三甲胺乙内酯：

若用长链烃基取代甜菜碱分子中的一个甲基就成为表面活性剂，通式为：

其中R是疏水基，疏水基与亲水基之间通过酰基或醚键相连。1940年美国杜邦公司发展了此类化合物，并对甜菜碱系列两性表面活性剂进行报道。

甜菜碱表面活性剂主要分为羧酸甜菜碱表面活性剂、磺酸甜菜碱表面活性剂、硫酸酯甜菜碱表面活性剂、磷酸甜菜碱表面活性剂等。羧酸甜菜碱表面活性剂通常由脂肪叔胺与氯乙酸钠季铵化反应制得。

甜菜碱系列两性表面活性剂等电范围宽，由于分子中存在季铵氮，大部分甜菜碱型表面活性剂在酸性和碱性介质中具有良好的化学稳定性，在较浓的酸、碱中甚至在无机盐的浓溶液中也能溶解，不易与碱土金属及其他金属离子发生反应。大部分磺基甜菜碱两性表面活性剂对Ca²⁺、Mg²⁺稳定，而相应的仲胺基化合物的Ca²⁺稳定性较低。只要分子中不含有醚键、酯键等官能团，甜菜碱表面活性剂都有较好的抗氧化性。

甜菜碱系列两性表面活性剂具有丰富的泡沫性，与阴离子表面活性剂复配后，分子间产生强烈的相互作用，其增泡增黏效果显著增加，而且甜菜碱表面活性剂的泡沫性能受水硬度和介质的pH影响不大，用作起泡剂或稳泡剂，可在广泛的pH范围内使用。

甜菜碱系列两性表面活性剂在酸性溶液中呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的消毒、杀菌、低刺激性等特性，可抑制微生物的生长繁殖。

由于甜菜碱系列表面活性剂对皮肤、眼睛的刺激性较低，最早和最主要的应用领域是个人洗护和家用洗涤用品，能有效地减小烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐等阴离子表面活性剂的刺激性；另外具有较好的润湿性、乳化性、去污力和抗静电性，用于织物整理助剂、染色助剂、钙皂分散剂、金属缓蚀剂、抗静电剂、纤维加工助剂或干洗剂中。此外，含氟甜菜碱还应用在泡沫灭火器中等。但是这类表面活性剂的价格较贵，实际应用范围较其他类型的表面活性剂小。