Comme d’autres acides aminés, il fait partie des protéines importantes pour les cellules. L’isoleucine fait partie du sous-groupe des acides aminés à chaîne ramifiée (en anglais, ils sont appelés acides aminés à chaîne ramifiée, BCAA). Ces acides aminés servent de substrat à la synthèse de nombreux autres métabolites. Comme précurseur d’alcool, et autres composés, l’isoleucine améliore les qualités organoleptiques des fruits. De plus, il est connu que, dans des situations de stress abiotique, les plantes produisent des protéines répondant au stress avec un grand nombre d’acides aminés à chaîne ramifiée, tels que l’isoleucine. De plus, c’est un acide aminé très important pour obtenir de l’énergie à partir de la plante. Dans des situations sans stress, la principale source d’énergie des plantes pendant la journée est la photosynthèse; Pendant la nuit, les acides aminés, et en particulier l’isoleucine, sont les principaux précurseurs de la production d’énergie.