yl transferase I，CPT-I)的协助穿越粒线体外膜，接着由carnitine协助穿越粒线体内膜。进入粒线体基质的fatty acyl-carnitine(由原本的脂肪酸与carnitine结合而来)，会与CoA反应得到乙醯辅酶A，最后乙醯辅酶A进入柠檬酸循环产生FADH以及NADH。其中，CPT-I的反应是脂肪酸氧化反应的速率决定步骤。在粒线体中借由β-氧化将脂肪酸反应物分解为乙醯辅酶A这种具有两个碳的分子。但是，反应物若是来自奇数碳或是不饱和的脂肪酸，则必须要经过一个些微不同的反应。