Como otros aminoácidos forma parte de proteínas importantes para las células. La isoleucina forma parte del subgrupo de aminoácidos de cadena ramificados (en inglés se denominan BCAA de Branched-Chain Amino Acids), estos aminoácidos sirven como sustrato para sintetizar otros muchos metabolitos. Como precursora de alcoholes, y otros compuestos, la isoleucina mejora las cualidades organolépticas de los frutos. Además, es sabido que, en situaciones de estrés abiótico, las plantas producen proteínas de respuesta al estrés con una gran cantidad de aminoácidos de cadena ramificada, como la isoleucina. Además, es un aminoácido muy importante para la obtención de energía por parte de la planta, bajo situaciones de no-estrés, la principal fuente de energía de las plantas durante el día es fotosíntesis; durante la noche los aminoácidos, y en especial la isoleucina, son los principales precursores de la generación de energía.