L-karnitiini kõrvaltoimed on haruldased. Sümptomite ilmnemisel märgivad inimesed aga sageli kerget kuni mõõdukat ebamugavustunnet kõhus ja seedimises, peavalu ja nahaärritusi. Mõnel juhul esinevad põiepõletikud, unehäired ja ebatavaline kehalõhn.
Lüsiini aminohappe derivaadina aitab L-karnitiin rasva metaboliseerida. Selle pakutav abi on hea tervise jaoks ülioluline, kuna see toimetab rasvhapped otse raku mitokondritesse. Kui inimesel ei ole selle aminohappe derivaadi puudust, ei ole üldiselt vajadust selle esinemist organismis suurendada. Kuigi sellele on lihtne juurde pääseda piimatoodete ja punase liha tarbimise kaudu, ostavad paljud inimesed, kes neid toiduaineid väldivad, selle asemel toidulisandina ja on sageli uudishimulikud L-karnitiini teadaolevate kõrvalmõjude suhtes.
Inimesed, kes kannatavad hemodialüüsi ja vanusega seotud mälukaotuse all, võivad samuti L-karnitiinist kasu saada. Teadlased on aga ebaselged, kas selle aminohappe täiendamine tegelikult selliseid kadusid ära hoiab. Kuna unehäired on üks harva teatatud L-karnitiini kõrvaltoimeid, peavad inimesed, kes võtavad seda mälukaotuse aeglustamiseks, sageli vähem tõhusaks.
Mõnikord nimetatakse seda lihtsalt karnitiiniks või atsetüül-L-karnitiiniks, kõrvaltoimeid teatatakse tervetel inimestel väga harva. Muude terviseprobleemidega inimestel täheldatakse isegi väheseid kõrvaltoimeid, kui üldse. Tegelikult põhjustavad mõnedel HIV-patsientidel HIV-nakkuste raviks kasutatavad viirusevastased ravimid L-karnitiini puudust. Selliseid kõrvaltoimeid ravitakse tavaliselt karnitiini lisamisega, mis aitab taastada selle tervislikku taset kehas.
Kuigi enamikul inimestel ei esine L-karnitiini kõrvaltoimeid, teatavad need, kellel on probleeme, tavaliselt kergetest kuni mõõdukatest sümptomitest ja häiretest, nagu nahalööve, ninakinnisus, iiveldus, kõhulahtisus ja oksendamine. Paljud on isegi teatanud omapärasest kehalõhnast, mis võib tuleneda organismis toimuvast keemilisest koostoimest toidulisandiga. Kuigi kehalõhn on üks vähem levinud L-karnitiini kõrvaltoimeid, on teadlased leidnud, et seda saab vältida ka riboflaviini toidulisandite võtmisega.
Isegi kui puuduvad ilmsed füüsilised L-karnitiini kõrvaltoimed, soovitavad arstid karnitiini toidulisandeid võtvatel inimestel regulaarselt läbida kliinilised sõeluuringud. See on tingitud asjaolust, et mõned L-karnitiini kõrvaltoimed avastatakse alles meditsiiniliste testide abil. Tähelepanuhäiretega lapsi testinud teadlased on leidnud, et L-karnitiini lisamine on samuti mõnevõrra tõhus, kuid soovitavad sellist ravi manustada ainult arsti järelevalve all, et kõrvaltoimeid saaks tähelepanelikult jälgida ja nende ilmnemisel ravida.