L-karnityna pomaga w transportowaniu tłuszczu, szczególnie długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, do mitochondriów komórek. Tam mogą być utlenione - wykorzystywane jako paliwo - do generowania trifosforanu adenozyny lub ATP. L-karnityna wykonuje tę pracę komórkową zarówno podczas ćwiczeń, jak i odpoczynku, ale badania potwierdzają, że jest ona szczególnie skuteczna podczas intensywnych ćwiczeń.

W badaniu przeprowadzonym na terenie Szkocji(Galloway, S. D., Craig, T. P., & Cleland, S. J. (2011)) stwierdzono, że L-karnityna oprócz swoich działań związanych z transportem tłuszczu wzmacnia również działanie insuliny na komórki mięśniowe. Oznacza to, że L-karnityna może pomóc utrzymać niski poziom glukozy we krwi, nawet po posiłku bogatym w węglowodany, a także wspomagać uzupełnianie glikogenu. To jest jeden z powodów, dla których warto przyjmować L-karnitynę podczas posiłku po treningu.