L’isoleucina è un aminoacido essenziale apolare, la sua molecola è chirale. L’enantiomero L è uno dei 20 aminoacidi ordinari, il suo gruppo laterale è un sec-butile. L’isoleucina viene definita un aminoacido chetogenico, perché tra i prodotti della sua degradazione figura l’acido acetoacetico, un corpo chetonico.
Assieme alla leucina ed alla valina è uno degli aminoacidi ramificati BCAA, uno degli integratori più utilizzati (ma anche più inutili).