To su esencijalne aminokiseline tj. ljudski organizam ih ne može sintetisati i zbog toga se unose hranom (govedina, piletina, jaja, orašasti plodovi, žitarice…). Najpoznatija i najvažnija aminokiselina iz ove grupe je leucin a ostale dvije aminokiseline (izoleucin i valin) imaju svoju ulogu u organizmu. Najbolji efekat u organizmu (posebno kod sportista) na sintezu proteina i rast mišićne mase se postiže ako su ove aminokiseline zastupljene u odnosu 2:1:1.
BCCA čine 33% mošićnog tkiva. Leucin ima najveći efekat na sintezu proteina od svih aminokiselina koju pokreće aktivirajući proteinsku molekulu mTOR. Stimuliše oslobađanje hormona rasta, insulina i održava koncentraciju testosterona na visokom nivou poslije treninga (a znamo da navedeni hormoni imaju anabolički efekat).
Jedna od glavnih odlika BCAA je energetska uloga. Intenzivni treninzi (takođe stes i oboljenja) iscrpljuju zalihe glikogena u tijelu. S obzirom da mozak, retina i germinativni epitel za svoje metaboličke potrebe koriste samo glukozu, u jetri se pokreće proces glukoneogeneze tj. nastanak glukoze iz produkata razlaganja proteina i masti (katabolička faza). Upravo su BCAA te koje omogućuju nastanak prijeko potrebne glukoze. Smatra se da ova grupa aminokiselina pospješuje lipolizu pa čak i kad nije potrošen sav tjelesni glikogen i na taj način ga čuvaju. Smanjena potrošnja glikogena znači i da u tijelu nastaje manje mliječne kiseline pa osoba tokom tjelesnih aktivnosti ima manji osjećaj umora (mliječna kiselina dovodi do umora).
BCAA sprječavajući ulazak triptofana u mozak smanjuju nastanak serotonina i zbog toga se smanjuje umor i pospanost a pojačava se moždana aktivnost i budnost.