Wird eine Körpergewichtsabnahme mittels Sport und Diät angestrebt, wird Carnitin mitunter als Ergänzung empfohlen, um einen besseren Umsatz der Fettsäuren zu erreichen, da der Stoffwechsel bei Übergewichtigen i. d. R. nicht an die körperliche Leistung angepasst ist. Hierbei wird die zusätzliche Einnahme von Carnitin in Studien allerdings kontrovers diskutiert.
Wissenschaftler des Institutes für Lebensmittelwissenschaft und Ökotrophologie der Uni Hannover stellten zusammenfassend fest, „dass L-Carnitin keine eigenständige Eigenschaft als »Fat-burner« und »Schlankheitsmittel« zukommt." Der carnitinabhängige Fettsäuretransport erfolge bereits bei physiologischen Carnitinkonzentrationen mit Maximalgeschwindigkeit. Eine Umsatzsteigerung durch zusätzliche Carnitingaben sei daher auszuschließen. Aus Humanstudien geht hervor, dass Carnitinsupplemente zwar zu einem Anstieg der Carnitinwerte im Blut führen, eine entsprechende intrazelluläre Erhöhung lässt sich allerdings nicht belegen.[5]
Im Jahre 2002 haben Wissenschaftler der Universität Leipzig erstmals nachgewiesen, dass L-Carnitin als Nahrungsergänzung den Abbau von langkettigen Fettsäuren in vivo bei gesunden Erwachsenen ohne L-Carnitin-Mangel steigern kann. Sowohl vor als auch nach zehntägiger Nahrungsergänzung erhielten die Probanden markierte Fettsäuren mit einer Mahlzeit. Anschließend wurde markiertes CO2 als Abbauprodukt der markierten Fettsäuren in der Ausatmungsluft gemessen. Die Wissenschaftler beobachteten einen signifikanten Anstieg an markiertem CO2 in der Ausatmungsluft, was auf eine deutliche Steigerung der Fettverbrennung bei gesunden Erwachsenen nach L-Carnitin-Einnahme hinweist. Inzwischen sind diese ersten Befunde durch eine Forschungsgruppe der Universität Rostock bestätigt worden. Mit einem etwas modifizierten Ansatz kamen sie zu ähnlichen Ergebnissen: die Nahrungsergänzung mit L-Carnitin konnte auch hier bei leicht übergewichtigen Erwachsenen die Oxidation langkettiger Fettsäuren deutlich erhöhen. Die Wissenschaftler wiesen darauf hin, dass diese Studienergebnisse wichtig seien für alle, die sich sportlich betätigen, die aktiv ein gesundes Körpergewicht anstreben, sowie für Menschen mit erhöhtem Energiebedarf.