Levocarnitina es utilizada para tratar tanto las deficiencias primarias como secundarias de L-carnitina, que pueden surgir por alteraciones metabólicas. También se emplea para la encefalopatía hiperamonémica y la toxicidad hepática provocada por el ácido valproico, incluyendo su prevención en pacientes en riesgo mayor de hepatotoxicidad por este mismo fármaco. Además, es útil para manejar la deficiencia secundaria de L-carnitina en personas que realizan hemodiálisis a largo plazo. Durante el embarazo, solo debe usarse si los beneficios para la madre superan los posibles riesgos para el feto. En la lactancia, su uso debe estar justificado solo cuando el beneficio para la madre sea mayor que el riesgo potencial para el bebé. Es importante tener precaución en pacientes diabéticos debido al riesgo de hipoglucemia, y no se recomienda el uso en altas dosis por periodos prolongados en personas con problemas renales graves. Entre los efectos secundarios más comunes se incluyen vómitos, náuseas y diarrea.