L-Carnitine-d3 Chloride ถูกนำมาใช้หลักๆ ในงานวิจัยและการวินิจฉัยเป็นสารที่มีฉลากทางเคมี โดยอะตอมดิวเทอเรียมทำให้มีคุณค่าต่อการศึกษาการเมแทบอลิซึม โดยช่วยติดตามการดูดซึม การกระจายตัว และการเมแทบอลิซึมของ L-carnitine ในระบบชีวภาพ สารนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการทดลองติดฉลากไอโซโทปที่เสถียร ซึ่งช่วยให้นักวิจัยเข้าใจกระบวนการออกซิเดชันกรดไขมันและเส้นทางการเมแทบอลิซึมพลังงาน นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสารมาตรฐานภายในในการวิเคราะห์ด้วยสเปกโตรเมตรีมวลสาร เพื่อให้มั่นใจในการวัดปริมาณ L-carnitine ในตัวอย่างต่างๆ เช่น เลือด ปัสสาวะ หรือเนื้อเยื่อ การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการวิจัยทางคลินิก ซึ่งช่วยในการทำความเข้าใจความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับคาร์นิทีนและประเมินประสิทธิภาพของการแทรกแซงทางการรักษา