左旋肉碱是人体的基本成分之一。成人体内组织中约含20克左右，大部分分布于骨骼肌肉、心脏肌肉、肝脏、睾丸等组织中，其中心脏肌肉中含量最高。肌肉中L-肉碱含量较高。
 
由于左旋肉碱具有重要的生理功能，因此在医学和营养学上有广泛的用途。左旋肉碱是优质减肥的活性物质，可用于促进脂肪的消除；它还能够促进支链氨基酸氧化利用，保证运动持续进行，提高做功能力；加速精子成熟并提高其活力；左旋肉碱还可用于治疗肾病、脂质沉积性心肌病、心脏病、急性氨中毒。另外左旋肉碱还有减轻神经紧张，促进心血管病人康复，增强免疫力，加速蛋白质合成，促进脂溶性维生素及钙、磷吸收，促进伤口愈合，保护和维持细胞膜稳定性等生理作用。