增強耐力，提高運動成績
左旋肉鹼由於能夠促進脂肪酸穿過線粒體膜進行氧化供能，因此在運動時可以促進身體內脂肪的燃燒來提供能量，同時左旋肉鹼還可以促進支鏈氨基酸的氧化利用，可以改變線粒體內呼吸酶的活性，從而可以提高機體有氧氧化供能的能力。
因此運動員適當服用左旋肉鹼能夠提高運動中的能量生成，提高機體的耐力水平，從而提高運動成績，尤其適合於耐力性運動項目。
早在1982年，參加西班牙世界盃足球賽的意大利隊就廣泛地使用左旋肉鹼作為營養補劑，而在該屆賽事中，意大利隊球員的體能非常充沛，加之完美的技術發揮，意大利人最終贏得了冠軍。從此以後左旋肉鹼開始在體育界被廣泛使用。
促進疲勞恢復
補充左旋肉鹼可以促進細胞內丙酮酸脫氫酶的活性，從而促進葡萄糖的氧化利用，有利於延緩運動時的疲勞發生。運動時乳酸產生過多會增加血液和組織液的酸性，降低ATP的生成，導致疲勞發生，補充左旋肉鹼可以清除過多乳酸，提高運動能力，促進運動性疲勞的恢復。氨是蛋白質降解的產物，也是運動性疲勞的識別標誌，即使較低的氨含量也會有較大的毒性。研究發現左旋肉鹼有抗氨毒性的保護作用，能夠促進尿素循環，使氨降解為尿素，從而解除氨的毒性。
適當補充左旋肉鹼對於慢性疲勞綜合症也有較明顯的效果。左旋肉鹼參與許多代謝環節，它在提高人體的免疫力、保護細胞膜的穩定性，提高運動耐力、抗疲勞面起著重要作用。積極糾正左旋肉鹼的缺乏可促進慢性疲勞綜合症患者各種代謝紊亂的恢復，增強機體的能量合成，提高最大運動耐力水平，起到抗疲勞作用。對於亞健康的防治也可以起到一定的作用。
延緩衰老過程
能量是最大的抗衰老力量，細胞有足夠的能量就會充滿活力。在人體衰老過程中細胞能量的減弱是其加速衰老的原因之一，適當補充左旋肉鹼可以延緩衰老的過程。
另外，足夠的能量對於細胞起著一個保護的作用，機體衰老時細胞能量供應不足，補充左旋肉鹼不但能夠提供足夠的能量，而且能保持免疫系統的強壯，從而避免一些疾病的侵襲。
有利於嬰兒健康
左旋肉鹼屬條件性嬰兒必需營養物質，在嬰兒利用脂肪作為能量來源的代謝中起著重要作用。
嬰兒左旋肉鹼合成能力較弱，只有成人的12%，尤其是早產兒，必須補充外源性左旋肉鹼，才能滿足身體所需。
左旋肉鹼不僅在能量產生和脂肪代謝過程中起重要作用，而且在維持嬰兒生命及促進嬰幼兒發育的某些生理過程，如生酮作用、氮代謝等方面均具有一定的功能。目前，世界已有
22個國家在嬰幼兒奶粉中加入左旋肉鹼，而我國也已有添加左旋肉鹼的母乳化奶粉上市。
