由于脂肪酸的β-氧化作用是在线粒体的基质中进行的，而在细胞液中形成的长链脂酰CoA不能通过线粒体内膜，需要内膜上的载体肉碱携带，以脂酰基的形式跨越内膜而进入基质。（肉碱也叫肉毒碱，carnitine）
肉碱脂酰转移酶Ⅰ和Ⅱ是一组同工酶。前者在线粒体内膜外侧，催化脂酰CoA上的脂酰基转移给肉碱，生成脂酰肉碱。后者在线粒体内膜内侧，将运入的脂酰肉碱上的脂酰基重新转移给线粒体基质中的CoA，游离的肉碱被运回内膜外侧循环使用。
以上运转机制首先在动物细胞中被确认，目前发现在植物细胞中脂酰CoA也有类似的运转机制。