左旋肉碱的研究始于20世纪初期。1905年，俄国人Gulewitsch和Krimberg从肉类提取物中发现了L-肉碱   ，并用拉丁语carnis命名，意思是“畜肉”。自此以后，各国科学家进行了深入的研究。

1927年，Tomita和Sendju证实了其分子结构。

1948年，Fraenkel发现了大黄粉虫幼虫的生长需要一种生长因子，并将此命名为维生素BT。

1952年，美国伊利诺斯大学的研究人员Carter确证了维生素BT就是肉碱   。

从1953年开始，左旋肉碱列在美国《化学文摘》中的Vitamin BT的索引栏目下。

1958年，Fritz发现左旋肉碱对心脏和肌肉组织中的长链脂肪酸的氧化具有重要作用，可以提高脂肪的β-氧化代谢速率，能加速细胞（线粒体）对脂肪的消耗。

1973年，Engel和Angeliui报道了首例L-肉碱缺乏症病例，并用肉碱   。之后又报道了几种与肉碱缺乏有关的综合症及由常染色体隐性基因遗传的原发性肉碱缺乏症，包括系统性肉碱缺乏症（SCD）和性肉碱缺乏症（MCD）。