Diverses réactions de stress affectent gravement l'alimentation et la croissance des animaux aquatiques, réduisent leur taux de survie, voire entraînent leur mort. L'ajout de bétaïne aux aliments peut contribuer à atténuer la baisse de l'apport alimentaire des animaux aquatiques en cas de maladie ou de stress, à maintenir l'apport nutritionnel et à réduire certaines pathologies ou réactions de stress.

La bétaïne peut aider le saumon à résister au stress dû au froid, en dessous de 10 °C, et constitue un additif alimentaire idéal pour certains poissons en hiver. Les jeunes carpes herbivores transportées sur une longue distance ont été placées dans les étangs A et B, respectivement, dans les mêmes conditions. 0,3 % de bétaïne a été ajoutée à l'alimentation des carpes herbivores de l'étang A, tandis que celle de l'étang B n'en a pas été ajoutée. Les résultats ont montré que les jeunes carpes herbivores de l'étang A étaient actives dans l'eau, mangeaient rapidement et ne mouraient pas ; les alevins de l'étang B mangeaient lentement, avec un taux de mortalité de 4,5 %, ce qui indique que la bétaïne a un effet anti-stress.

La bétaïne est une substance tampon contre le stress osmotique. Elle peut être utilisée comme agent protecteur osmotique pour les cellules. Elle peut améliorer la tolérance des cellules biologiques à la sécheresse, à une humidité élevée, à une salinité élevée et à un environnement hypertonique, prévenir la perte d'eau et l'entrée de sel dans les cellules, améliorer le fonctionnement de la pompe Na-K de la membrane cellulaire, stabiliser l'activité enzymatique et la fonction macromoléculaire biologique, régulant ainsi la pression osmotique tissulaire et cellulaire et l'équilibre ionique, maintenir l'absorption des nutriments, améliorer la tolérance des poissons et des crevettes aux variations brutales de pression osmotique et améliorer le débit de parole.

La concentration en sels minéraux de l'eau de mer est très élevée, ce qui nuit à la croissance et à la survie des poissons. Une expérience sur des carpes montre que l'ajout de 1,5 % de bétaïne/acide aminé à l'appât peut réduire la teneur en eau des muscles des poissons d'eau douce et retarder leur vieillissement. Lorsque la concentration en sels minéraux de l'eau augmente (comme dans l'eau de mer), elle contribue au maintien de l'équilibre électrolytique et osmotique des poissons d'eau douce et à une transition en douceur entre l'eau douce et l'eau de mer. La bétaïne aide les organismes marins à maintenir une faible concentration en sel dans leur organisme, à se réapprovisionner en eau en permanence, à jouer un rôle dans la régulation osmotique et à permettre aux poissons d'eau douce de s'adapter à leur transition vers l'eau de mer.