La leucina è un aminoacido apolare, la sua molecola è chirale. L’enantiomero L è uno dei 20 aminoacidi ordinari, il suo gruppo laterale è un isobutile. Negli esseri umani è un aminoacido essenziale, cioè va assunta tramite l’alimentazione, dato che l’organismo umano non è in grado di sintetizzarla. La leucina è importante per la costruzione ed il mantenimento del tessuto muscolare.
La leucina, assieme a isoleucina e valina fa parte degli aminoacidi ramificati BCAA, uno degli integratori più utilizzati (ma anche più inutili).