Palmitoyl-DL-carnitine chloride ใช้หลักๆ ในการวิจัยและการประยุกต์ใช้ทางเภสัชกรรม เนื่องจากบทบาทของมันในเมแทบอลิซึมของลิพิด มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการศึกษาที่มุ่งเน้นการขนส่งและการออกซิเดชันของกรดไขมันภายในเซลล์ โดยเฉพาะในบริบทของการทำงานของไมโตคอนเดรีย สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาระบบการส่งยา ซึ่งช่วยเพิ่มความละลายและการดูดซึมของยาที่มีลักษณะลิโพฟิลิก นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในสูตรเครื่องสำอาง ที่ซึ่งมันทำหน้าที่เป็นสารปรับสภาพผิว ช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัสและความชุ่มชื้นของผิว ความสามารถในการโต้ตอบกับเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้มันมีคุณค่าในการทดสอบทางชีวเคมีและการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์