El uso principal de los BCAA es en la síntesis de proteínas; son tres de los 20 principales aminoácidos proteinógenos. Como los humanos no pueden sintetizarlos, deben obtenerse de la dieta y, por lo tanto, se designan como aminoácidos esenciales. Su función en las proteínas es principalmente estructural; sus cadenas laterales no son reactivas pero, al ser no polares, hacen que las proteínas se doblen de forma que evitan su exposición al agua.
Pueden ser metabolizados por la energía por el músculo (mientras que la mayoría de los aminoácidos se metabolizan en el hígado) y parecen promover el crecimiento muscular, aunque la leucina, al menos, también parece promover la resistencia a la insulina.
