イソロイシン(Isoleucine、略号:IleまたはI、化学式:C6H13NO2)とは、アミノ酸の一種。タンパク質を構成するアミノ酸の1つで、化学式がロイシンと同じだが構造が異なるため、イソロイシンと呼ばれる。
イソロイシンは犬の体の中で合成することはできず、食餌として外部から取り込まなければ賄うことができない10の必須アミノ酸の1つに数えられる。食材では、乳タンパク(カゼイン)や赤身肉、卵など動物性タンパク質のほか、ナッツ類のタンパク質に多く含まれる。
イソロイシンは筋肉の増強と維持に深く関与するアミノ酸であり、バリン、ロイシンと合わせて「分枝鎖アミノ酸」と呼ばれ、筋肉の約3分の1はこれら3つのアミノ酸で構成されるといわれる。ロイシンと同じく脳内でトリプトファンの吸収を阻害し、神経伝達物質のセロトニン(学習能力、食欲、性欲、睡眠欲などに関与)が作られすぎるのを防ぐ。