Diversas reações de estresse afetam seriamente a alimentação e o crescimento de animais aquáticos, reduzindo a taxa de sobrevivência e podendo até causar a morte. A adição de betaína na ração pode ajudar a atenuar a redução da ingestão alimentar de animais aquáticos em condições de doença ou estresse, manter a ingestão nutricional e reduzir alguns desses problemas.

A betaína pode ajudar o salmão a resistir ao estresse por frio abaixo de 10 °C e é um aditivo alimentar ideal para alguns peixes no inverno. Alevinos de carpa-capim transportados por longas distâncias foram colocados nos tanques A e B, respectivamente, sob as mesmas condições. Adicionou-se 0,3% de betaína à ração da carpa-capim no tanque A, enquanto que no tanque B não houve adição de betaína. Os resultados mostraram que os alevinos de carpa-capim no tanque A se mostraram ativos na água, alimentaram-se rapidamente e não morreram; já os alevinos no tanque B alimentaram-se lentamente e a mortalidade foi de 4,5%, indicando que a betaína possui efeito antiestresse.

A betaína é uma substância tampão para o estresse osmótico. Pode ser usada como agente protetor osmótico para células. Ela pode melhorar a tolerância das células biológicas à seca, alta umidade, alta salinidade e ambientes hipertônicos, prevenir a perda de água celular e a entrada de sais, melhorar a função da bomba de Na-K da membrana celular, estabilizar a atividade enzimática e a função macromolecular biológica, de modo a regular a pressão osmótica e o equilíbrio iônico dos tecidos e células, manter a função de absorção de nutrientes, aumentar a tolerância de peixes e camarões a mudanças bruscas na pressão osmótica e melhorar a taxa de alimentação.

A concentração de sais inorgânicos na água do mar é muito alta, o que não é favorável ao crescimento e à sobrevivência dos peixes. Experimentos com carpas mostram que a adição de 1,5% de betaína/aminoácido à isca pode reduzir a retenção de água nos músculos de peixes de água doce e retardar seu envelhecimento. Quando a concentração de sais inorgânicos na água aumenta (como na água do mar), isso contribui para a manutenção do equilíbrio eletrolítico e da pressão osmótica em peixes de água doce, facilitando a transição do ambiente de água doce para o de água salgada. A betaína auxilia os organismos marinhos a manterem uma baixa concentração de sal em seus corpos, repondo continuamente a água, desempenhando um papel na regulação osmótica e permitindo que os peixes de água doce se adaptem à transição para o ambiente de água salgada.