ال-کارنیتین یک ویتامین محلول در آب و یک ترکیب مشتق شده از اسیدآمینه‌های لیزین و متیونین است. ال-کارنیتین، کوفاکتور ضروری برای متابولیسم اسیدهای چرب بوده که از طریق انتقال اسیدهای چرب بلند زنجیر به داخل ماتریکس میتوکندری، در بتا‌اکسیداسیون اسیدهای چرب و تامین انرژی مورد نیاز سلول‌های بدن دخالت دارد. همچنین، ال-کارنیتین موجب افزایش متابولیسم غیراکسیداتیو گلوکز، بهبود برداشت گلوکز به واسطه انسولین به داخل سلول در افراد سالم و نیز مبتلایان به دیابت نوع 2، انتقال گلوکز به سمت ذخیره گلیکوژن در افراد سالم و نیز بهبود  مقاومت انسولین می‌شود.

علاوه‌براین، ال-کارنیتین می‌تواند توسط کاهش پراکسیداسیون لیپید، برداشت رادیکال‌های هیدروژن پراکسید و سوپراکسید، شلاته کردن یون‌های فلزی انتقالی و افزایش سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی اندوژنز شامل افزایش کاتالاز، سوپراکسید دسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز، از آسیب اکسیداتیو در بیماری‌های قلبی-عروقی جلوگیری نموده و از طریق تنظیم عملکرد اندوتلیال اثر مفیدی روی عملکرد عروق داشته باشد.

همچنین، ال-کارنیتین موجب محافظت DNA و غشای اسپرم از آسیب اکسیداتیو، افزایش حرکت، شمارش و چگالی اسپرم، حفظ مورفولوژی طبیعی و پایداری اسپرم و نیز محافظت در برابر اندومتریوز و بهبود قدرت باروری در بانوان و آقایان می‌شود.

مطالعات نشان داده است که ال-کارنیتین توسط تنظیم عملکرد سلول‌های التهابی و کاهش سیتوکین‌های التهابی مهم مانند NFKB و TNFα نقش حیاتی در کنترل بیماری‌های التهابی دارد.

در مورد اثر بخشی ال-کارنیتین در تمرینات ورزشی، در مطالعات زیادی ارتباط بین میزان ال-کارنیتین پلاسما و عضله با افزایش ظرفیت ورزشی گزارش شده است. از آنجائیکه تمرینات ورزشی موجب تخلیه ال-کارنیتین در عضلات می شود، مکمل‌یاری با ال-کارنیتین می‌تواند ظرفیت و استقامت ورزشی را افزایش داده و از تجمع لاکتات جلوگیری ‌نماید. همچنین، ذخیره گلیکوژن عضلات را حفظ نموده و اکسیداسیون چربی و نیز تبدیل چربی به انرژی را در طی ورزش بهبود می‌بخشد که به نظر می‌رسد انعکاسی از کاهش در وزن بدن باشد. علاوه‌براین، موجب سنتز پروتئین جدید و در نتیجه افزایش توده عضلانی و نیز ریکاوری بعد از ورزش می‌گردد. مکمل یاری با ال-کارنیتین می‌تواند متابولیت‌های درگیر در خستگی مانند لاکتات و نیز شاخص‌های التهاب و استرس را در عضلات کاهش دهد.  از طرف دیگر، شواهد در حال رشد نشان می دهند که ال-کارنیتین می تواند به طور مثبتی توده عضلانی را تحت تاثیر قرار داده و کاهش وابسته به سن را در عملکرد عضله برعکس کند. محتوای ال-کارنیتین عضله با افزایش سن در افراد سالم کاهش می یابد.