肉類中含量較多。異亮氨酸內有2個對掌中心，所以有4種立體異構體和兩個L-異亮氨酸的非對映體。L-異亮氨酸存在于各種蛋白質中，但無論如何，自然所存在的異亮氨酸只有一種類型，即L-異亮氨酸。L-異亮氨酸是必需氨基酸之一，與結構類似的纈氨酸、亮氨酸在營養上有相關性。雖為糖性氨基酸，但稍呈生酮作用。在生物體內從異亮氨酸經氨基轉移及脫羧反應生成的a-甲基丁酰輔酶A，進行類似脂肪酸的分解后，生成乙酰輔酶A與丙酰輔酶A，后者成為琥珀酰輔酶A，進入檸檬酸循環。用細菌合成時，已知它們要由蘇氨酸和丙酮酸二羥基酸→a-酮酸。
L-異亮氨酸是人體必需氨基酸，同時又是三種支鏈氨基酸之一，因其特殊的結構和功能，在人類生命代謝中占有特別重要的地位。L-異亮氨酸主要用于配制復合氨基酸制劑，特別是應用于高支鏈氨基酸輸液（如3H輸液等）及口服液（肝安干糖漿等）。
注：本條目主要介紹必需氨基酸L-異亮氨酸，其另一異構體D-異亮氨酸請參閱對應條目