La leucina (C6H13NO2) è un aminoacido appartenente alla categoria degli aminoacidi ramificati, come valina ed isoleucina, ed essenziali. La sua assunzione giornaliera raccomandata, per atleti è pari a circa 4-4,8 grammi, con riferimento ad un individuo adulto di circa 80kg di peso corporeo. In soggetti sedentari tale fabbisogno è fortemente ridotto.
Svolge un fondamentale ruolo plastico rispetto al muscolo, stimolando la sintesi proteica e rientrando negli elementi proteici costitutivi. Inoltre un suo impiego stimolerebbe il rilascio di GH40.
Nel corso dell'attività sportiva vi è un forte impiego (ossidazione) di leucina nel muscolo, tale da abbassare drasticamente il suo quantitativo. L'impiego ai fini energetici della leucina preserva le proteine muscolari.
Nel caso di assunzione mediante integratori andrebbe introdotta in combinazione con isoleucina (in rapporto di 2:1 tra leucina ed isoleucia) e valina.