L-leucin se používá jako infuze aminokyselin a komplexní aminokyselinové přípravky. Pro diagnostiku a léčbu dětí s idiopatickými poruchami vysoké hladiny cukru v krvi a metabolismu glukózy, onemocněním žlučových jater spojeným se sníženou sekrecí, anémií, otravou, svalovou dystrofií, poliomyelitidou, neuritidou a duševními chorobami. Diabetes, mozková vaskulární skleróza a onemocnění ledvin spojené s proteinurií a hematurií jsou kontraindikovány. Pacienti se žaludečním a duodenálním vředem by neměli být podáváni.