Un radical aliphatique est une chaîne hydrocarbonée attachée au même carbone auquel la tête amine et la queue carboxyle sont attachées. Le squelette carboné de la valine est une carbonine plus grande que celle de l'alanine, mais pas une séquence carbonée, mais deux, collées au deuxième atome de carbone (en position β), c'est-à-dire L'acide aminé est bifurqué à une extrémité, d'où le nom d'acide aminé à chaîne ramifiée.
En tant qu'acide aminé protéinogène, la valine fait partie des protéines de l'organisme.
Comme les autres acides aminés (sauf la glycine), la valine existe en deux stéréoisomères optiques : gauche (L) et droit (D). Seule la L-valine se trouve dans les protéines naturelles, la D-valine est formée à la suite de la synthèse chimique et est un acide aminé de ballast qui charge le foie.
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