Jest organicznym związkiem chemicznym. Jej występowanie ma dwa źródła: powstaje w organizmie w wątrobie, nerkach i mózgu oraz dostarczana jest wraz z pokarmem. Podstawowym źródłem L-karnityny w pożywieniu jest mięso i przetwory mleczne. Stosowanie normalnej diety nie wymaga dodatkowego uzupełniania jej poziomu. Jej niedobory mogą pojawiać się u osób niedożywionych, osób z niewydolnością wątroby lub nerek bądź stosujących dietę wegańską. Pokarmy pochodzenia roślinnego zawierają tylko śladowe ilości l-karnityny.