Im menschlichen Körper befinden sich, je nach Geschlecht und Anteil der Muskulatur, zwischen 16 und 25 Gramm L-Carnitin. Diese, im Vergleich zu Vitaminen und Spurenelementen, hohe Menge deutet auf die Bedeutung hin, die L-Carnitin für den Organismus spielt. Allein 95 Prozent davon sind im Muskelgewebe der Skelettmuskulatur und des Herzens enthalten.
Das restliche, im menschlichen Organismus enthaltene L-Carnitin verteilt sich auf die fettstoffwechselaktive Leber, die Nieren und das Gehirn des Menschen. Aber auch die roten Blutkörperchen, die Immunzellen, die männlichen Nebenhoden und Spermien enthalten etwas L-Carnitin. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass überall wo im Körper viel Energie benötigt oder erzeugt wird, auch L-Carnitin vorhanden ist.
Bei Männern ist die im Organismus vorhandene Menge an L-Carnitin größer als bei Frauen. Das liegt wohl in erster Linie darin begründet, dass Frauen über weniger Muskelmasse verfügen als Männer. Aus diesem Grund kann auch die Fähigkeit zur Eigensynthese bei Frauen eingeschränkter sein als bei Männern. Weiter kann die im Körper vorhandene Menge an L-Carnitin durch die Nieren beeinflusst werden. So führt beispielsweise eine proteinreiche Ernährung zu einer erhöhten Filtrationsrate in den Nieren und dadurch zu einer erhöhten Ausscheidung von L-Carnitin.
Das im menschlichen Körper enthaltene L-Carnitin stammt aus zwei unterschiedlichen Quellen. Zum einen aus der körpereigenen Synthese in Leber, Nieren und Gehirn. Die zweite Quelle stellt das mit der Nahrung aufgenommene L-Carnitin dar. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass, eine ausgewogene Ernährung vorausgesetzt, ca. ein Drittel vom Körper selbst synthetisiert und ca. zwei Drittel mit der Nahrung aufgenommen werden.
Der durchschnittliche tägliche Bedarf an L-Carnitin wird in der Literatur mit zwischen 200 mg und 500 mg angegeben. Bei starken körperlichen Belastungen oder Stress soll dieser auf bis zu 1 Gramm ansteigen können.