L-シトルリンの補給は、体内のL-アルギニン及びL-オルニチン濃度を上昇させる上でそれぞれのアミノ酸を補給するよりも効果的であることが示されています。循環器系の健康補助やスポーツパフォーマンスの向上、疲労の軽減、運動時の成長ホルモンの増加など様々な効果が示唆されていますが、十分な科学的なエビデンスはありません。

L-アルギニンは条件つき必須のアミノ酸です。血流や酸化窒素のレベルを改善することが示されていますが、血中アルギニンの改善という意味ではL-シトルリンの方が優れていることが示されています。