Palmitoyl-L-carnitine ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยเพื่อศึกษาการทำงานของไมโทคอนเดรียและการเมแทบอลิซึมของกรดไขมัน มันมีบทบาทสำคัญในการขนส่งกรดไขมันโซ่ยาวเข้าสู่ไมโทคอนเดรียเพื่อการผลิตพลังงาน ทำให้มีคุณค่าในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับความผิดปกติของการเมแทบอลิซึมและการควบคุมพลังงานที่ผิดปกติ ในสาขาเภสัชวิทยา มันถูกใช้เพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาของยาและผลกระทบของสารประกอบต่อการเมแทบอลิซึมของลิพิด นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพหัวใจและหลอดเลือด เนื่องจากช่วยประเมินผลกระทบของการออกซิเดชันกรดไขมันต่อการทำงานของหัวใจ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การวิจัยด้านการดูแลผิว ซึ่งสำรวจศักยภาพในการเพิ่มพลังงานเซลล์และปรับปรุงการทำงานของเกราะป้องกันผิว