蛋白质可以在肌肉的构成、生长修复和耐力性这三个方面起重要作用，肌肉中含有大约30%的蛋白质，肌凝蛋白和肌动蛋白这两种丝状蛋白质缠在一起，会形成肌原纤维，是肌肉中必不可少的一部分。当剧烈运动后，肌肉中的肌动蛋白丝因为过度使用出现损伤，大量的蛋白质会和特定的相关激素合成肌卫星细胞，到损伤肌肉部位进行肌肉纤维的修复。
肌肉的耐力好坏取决于肌糖原存储量的多少，当体内蛋白质含量充足时，其中的支链氨基酸可以暂时代替肌糖原提供能量的位置，减少肌肉中的原有肌糖原的利用，增加肌肉的持久性，并且支链氨基酸可以在剧烈运动后加速肌肉合成的进程。
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