L'Acil-CoA deve essere trasportato all'interno del mitocondrio. Il trasporto avviene grazie a due enzimi, la Carnitina Acil Transferasi I (CAT I) e la Carnitina Acil Transferarsi II (CAT II). Il primo enzima è integrale di membrana della membrana mitocondriale esterna, il secondo invece della membrana mitocondriale interna. È inoltre necessario un terzo enzima, la Carnitina-Acil Carnitina Traslocasi. Tale enzima permette lo scambio di Carnitina (che andrá quindi fuori dal mitocondrio e farà ripartire il ciclo) con Acil-Carnitina, che quindi andrá incontro al CAT II. Il processo è anche noto come shuttle della carnitina.