Chez les chiens et les chats présentant des signes cliniques de réactions alimentaires indésirables, c’est-à-dire d’allergies ou d’intolérances alimentaires, un régime mono-protéines peut être utilisé comme méthode de diagnostic ou comme traitement à long terme. La plupart des réactions alimentaires indésirables sont générées par des protéines ; par conséquent, un régime mono-protéine contribue à limiter l'exposition aux allergènes potentiels, ce qui est bénéfique pour les chiens et les chats atteints d'allergies ou d'intolérances.
L'utilisation prophylactique d'aliments mono-protéines pour animaux qui, de fait, limite le contact de leur organisme avec diverses protéines, est susceptible de perturber la réponse normale du système immunitaire. C’est pourquoi, chez les animaux en bonne santé, il n'est pas nécessaire de limiter les sources de protéines dans leur alimentation, à condition que leur régime alimentaire soit complet et équilibré.