วาเลอริลคาร์นิทีนถูกใช้ในการศึกษาวิจัยทางชีวเคมีและทางการแพทย์เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการเมตาบอลิซึมของไขมันในร่างกาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงาน นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการตรวจวินิจฉัยโรคทางเมตาบอลิซึมบางชนิด เช่น โรคที่เกี่ยวข้องกับการขาดเอนไซม์ในกระบวนการเมตาบอลิซึมของคาร์นิทีน ซึ่งช่วยในการระบุความผิดปกติของร่างกายในระดับเซลล์และนำไปสู่การวางแผนการรักษาที่เหมาะสม