Duże ilości izoleucyny znajdują się w szczególności w hemoglobinie, w białkach osocza krwi, a także w kazeinie – białku mleka, które powstaje wskutek trawienia przy działaniu podpuszczki. Izoleucyna posiada podobne działanie do 3-hydroksy-3-metylomasłowego i potrafi hamować reakcje kataboliczne prowadzące do rozpadu tkanki mięśniowej. Ponadto pomaga w regeneracji tkanek i jej suplementacja rekomendowana jest też w przypadku kontuzji.
Izoleucyna pełni przede wszystkim istotną rolę energetyczną, zapobiegając przed rozpadem tkanki mięśniowej. Gdy w organizmie zaczyna brakować energii, pozyskuje on ją z cukrów zmagazynowanych w postaci glikogenu w mięśniach i w wątrobie. Wówczas z mięśni pobierane są także aminokwasy BCAA, które posiadają zdolność do przekształcania się w glukozę. Aby zapobiegać takiej sytuacji, zaleca się stosować suplementy zawierające BCAA – wtedy organizm otrzymuje aminokwasy z zewnątrz i nie pobiera własnych.