L-карнітин (левокарнітин) є вітаміноподібною речовиною, яка в природних умовах синтезується в печінці, нирках і мозковій тканині з амінокислот лізину та метіоніну, в плазмі крові знаходиться у вільній формі та у формі ефірів. L-карнітин є головним кофактором обміну жирних кислот у серці, печінці та скелетних м’язах, відіграє роль єдиного переносника довголанцюжкових жирних кислот у мітохондрії, де відбувається їх бета-окиснення з наступним утворенням АТФ. В умовах нормального кисневого забезпечення він переводить метаболізм клітин на окиснення жирних кислот як найбільш енергоємного субстрату, а в умовах гіпоксії L-карнітин виводить токсичні метаболіти жирних кислот із мітохондрій, переводячи метаболізм клітини на окиснення глюкози, здійснюючи таким чином антигіпоксичну дію. Левокарнітин та його споріднені речовини можуть регулювати імунні схеми, а їх вплив на функції імунних клітин спирається на залежне від нього виробництво енергії з жирних кислот.
L-карнітин сприяє підтримці нормального енергетичного обміну речовин у клітинах м’язів, поліпшенню відновлення м’язів після навантажень, допомагає підтримувати оптимальний розвиток рухових функцій. L-карнітин і його ефіри не тільки беруть участь в енергетичному обміні клітин м’язів серця завдяки перенесенню довголанцюжкових жирних кислот з цитоплазми в мітохондрії, але і виявляють інші життєво важливі види активності. Вони чинять антиоксидантну і протизапальну дію на різних рівнях. Встановлено, що L-карнітин є прямим антиоксидантом і видаляє вже утворені радикали кисню, а також пригнічує генерацію радикалів, сприяє виведенню з цитоплазми метаболітів і токсичних речовин, покращує метаболічні процеси, прискорює ріст, спричиняє збільшення м’язової маси, сприяє нормалізації основного обміну, зменшує ознаки фізичного і психічного перенапруження, чинить нейро-, гепато- та кардіопротекторну дію, стимулює клітинний імунітет, підвищує концентрацію уваги.
Особлива увага приділяється здатності L-карнітину виступати в якості активного чинника, що впливає на транскрипцію генів, які контролюють виживання клітин в умовах оксидативного стресу і запалення.