Principalul mecanism al L-carnitinei in organism se refera la implicarea sa in metabolismul grasimilor. Toate tesuturile, cu exceptia creierului, utilizeaza acizi grasi cu lant lung pentru producerea de energie. In muschii striati si in muschiul cardiac, o contributie majora la producerea de energie o are beta-oxidarea acestor acizi grasi.
Pentru ca acizii grasi sa ajunga in celula acolo unde vor fi metabolizati, si anume in interiorul mitocondriilor ("fabricile de energie" ale celulelor) este nevoie de L-carnitina care faciliteaza transportul acizilor grasi prin membrane.
O alta funtie a L-carnitinei este de a elimina din mitocondrii acizii grasi cu lant scurt si mediu, care se acumuleaza ca urmare a metabolismului normal (dar si in cazul unor afectiuni) si care ar impiedica buna functionare a mecanismelor energetice.