乙醯左旋肉鹼是左旋肉鹼的天然代謝物，在支持老化過程中的認知功能方面發揮關鍵作用，同時有助於減少疲勞。在身體的大多數組織中，左旋肉鹼和乙醯左旋肉鹼都參與脂肪酸氧化。左旋肉鹼將脂肪酸從細胞質（細胞液）輸送到粒線體（細胞的動力室）進行氧化和能量產生。在大腦中，乙醯左旋肉鹼專門作用於星狀細胞和神經元中的脂肪酸氧化以產生能量。
該化合物透過三個主要作用發揮其認知保護作用。乙醯左旋肉鹼可保護組織免受氧化應激，同時產生能量並影響神經生長因子 (NGF) 的活性，神經生長因子是負責某些神經元生長、維持和存活的神經肽。研究還表明，乙醯左旋肉鹼有助於維持細胞膜穩定性並恢復與年齡相關的膜變化。