Isoleusiini (C6H13NO2) on yksi elimistön proteiinisynteesissä käytettävistä 20 aminohaposta. Se on ravinnossa välttämätön aminohappo. Isoleusiini on leusiinin isomeerinen muoto. Sen isoelektrinen piste on 6,04[1].
Isoleusiinilla on kaksi kiraalista keskusta, joten sillä on neljä stereoisomeeristä muotoa. Luonnossa esiintyvä isoleusiini, L-isoleusiini, on (2S,3S)-2-amino-3-metyylipentaanihappo. L-isoleusiinin moolimassa on 131,173 g/mol ja CAS-numero 73-32-5.