Arginin zählt zu den besonders häufig in Pre-Workout Supplements verwendeten Wirkstoffen. Es ist im Köper eine direkte Vorstufe von Stickstoffmonoxid (NOX), das zu einer verstärkten Durchblutung beiträgt und damit auch zu einer guten Nährstoffversorgung sowie zu einem schnellen Abtransport von Schadstoffen aus der Muskulatur. Im Harnstoffzyklus ist Arginin als Zwischenprodukt selbst vom Körper herstellbar, zählt zu den semi-essenziellen (bedingt lebensnotwendigen) Aminosäuren und ist auch an der Creatinproduktion des Körpers beteiligt. Arginin sorgt für einen starken Muskelpump im Training. Citrullin wird von Menschen, Tieren und Pflanzen selbst synthetisiert. Der Name leitet sich aus dem lateinischen Begriff Citrullus vulgaris (Wassermelone) ab, da diese besonders viel L-Citrullin enthält. Als Zwischenprodukt im Harnstoffzyklus ist Citrullin eine Vorstufe von Arginin. Eine ausreichende Versorgung mit Citrullin fördert somit auch eine sichere körpereigene Arginin Produktion und Bereitstellung im Körper.

L-­Tyrosin ist ein Vorläufer von sogenannten Neurotransmittern, insbesondere Dopamin und Noradrenalin. L-Tyrosin wirkt kurzfristig anregend und wird aus diesem Grund als effektiver Wirkstoff in Pre-Workout Boostern eingesetzt. Glycin ist eine klassische Aminosäure, die auch an der Proteinsynthese (Muskelaufbau) beteiligt. Als besonders kleine Aminosäure kann Glycin vom Körper schnell in Proteinstrukturen eingebaut werden und kommt zum Beispiel in Kollagen vor. Glycin wirkt auch als Neurotransmitter im Rückenmark.

Taurin ist direkt an der Proteinsynthese beteiligt und kann sich zudem positiv auf das Immunsystem auswirken. In Kombination mit Coffein wird Taurin eine optimierte stimulierende Wirkung zugeschrieben. Coffein, das bekannteste natürliche Stimulanz und Aufputschmittel, ist ideal für den mentalen Fokus und nicht nur hilfreich beim Training am Morgen oder nach der Arbeit. Coffein stärkt den Focus im Training und sorgt für eine maximale Trainings-Intensität.

Die zahlreichen Wirkungen von Pflanzen-Extrakten lassen sich nicht ganz so einfach chemisch nachvollziehen. Die Aussagen zur Wirkung und Effektivität gehen mitunter auseinander. Dennoch haben sich einige Pflanzen-Extrakte als sinnvolle Wirkstoffe für Pre-Workout Booster durchgesetzt. Dazu zählen unter anderem Schizandra und Rhodiola Rosea Extrakt, denen einen stimulierende, stimmungsaufhellende und modulierende Wirkung zugeschrieben wird.