左旋肉碱和右旋肉碱有相同分子式、化学结构式，具有同样化学性质，但生物活性不同的立体异构体。

有机化学中，除了官能团不同导致的结构异构体外，还有官能团一样，化学结构式一样，但空间中官能团位置为镜像对称的异构体，这样异构体叫立体异构。

这样的差别，导致右旋肉碱对人体的毒性和损害，并没有任何有益的作用。而左旋肉碱，促进脂肪酸进入线粒体氧化分解，是转运脂肪酸的载体。

所以它们的主要区别，就是结构形成的不同。