Leucine được tiêu dùng ở gan, mô mỡ, và mô cơ. Tại mô mỡ và mô cơ, leucine được dùng để tổng hợp các sterol, và sự tiêu dùng leucine ở mô mỡ và mô cơ cộng lại nhiều gấp bảy lần ở gan.[4]

Leucine là loại amino acid duy nhất có khả năng điều hòa sự tổng hợp protein của cơ.[5] Với vai trò là phần bổ sung trong chế độ ăn kiêng, leucine được phát hiện là có khả năng làm giảm sự thoái hoái mô cơ bằng tách làm tăng sự tổng hợp các protein của cơ ở những con chuột thí nghiệm già.[6] Mặc dù là một trong ba amino acid mạch nhánh quan trọng trong chế độ ăn bổ sung của các vận động viên, leucine nhận được sự quan tâm nhiều hơn do nó là chất xúc tác cho sự tăng trưởng của cơ. Các công ty thực phẩm bổ sung đã từng khuyến nghị tỉ lệ lý tưởng đối với leucine, isoleucine và valine là 2:1:1; nhưng với các bằng chứng cho thấy leucine là amino acid quan trọng nhất trong việc rèn luyện cơ bắp, leucine đã được biết đến nhiều hơn do là thành phần cơ bản trong các thực phẩm bổ sung chế độ ăn kiêng.[7]

Leucine hoạt hóa mạnh enzym điều hòa sự tăng trưởng tế bào là mammalian target of rapamycin kinase(mTOR kinase). Truyền dịch chứa leucine vào não của chuột thí nghiệm đã được chứng minh là làm giảm lượng thức ăn đưa vào và cân nặng qua con đường chuyển hóa mTOR.[8]

Ngộ độc leucine, trong bệnh mất bù Maple Syrup Urine Disease (MSUD), gây mê sảng và tổn thương thần kinh, và có thể đe dọa đến tính mạng.