Livelli inusualmente bassi di acetil-L-carnitina sono stati osservati nei pazienti con narcolessia. Negli studi sui roditori questi bassi livelli sono stati associati più in generale con l'ipersonnia primaria. "I topi con una carenza sistemica di carnitina mostrano con più alta frequenza uno stato di veglia frammentato, un sonno REM spezzettato e una ridotta attività locomotoria." La somministrazione di acetil-L-carnitina ha dimostrato di migliorare i sintomi di questi roditori. Una successiva sperimentazione clinica umana ha dimostrato che i narcolettici ai quali veniva somministrata L-carnitina avevano una propensione minore all'addormentamento diurno rispetto ai pazienti a cui veniva somministrato il placebo.