甜菜堿是膽堿氧化代謝的最終產(chǎn)物，是一種普通的甲基供體，特別是在蛋氨酸生物合成的小途徑中。用于治療同型半胱氨酸尿癥，這是蛋氨酸生物合成主要途徑的缺陷。 

甜菜堿是一種天然的類維生素物質(zhì)，無毒、吸濕性極強(qiáng)，味甘甜、有特殊氣味，它廣泛存在于動植物體內(nèi)并有著重要的功能，其價值已被無數(shù)的科學(xué)研究、實踐所肯定。
甜菜堿的用途非常廣泛。例如，在醫(yī)藥方面，甜菜堿可用于生產(chǎn)治療和預(yù)防肝臟病的藥物、抗生素的原料。甜菜堿可以用作食品添加劑，對老人保健、兒童生長發(fā)育都能起到良好的促進(jìn)作用。
在日用化工方面，由于甜菜堿性質(zhì)極其溫和，是優(yōu)異的滲透劑、保濕劑和甜味劑，因而可以添加到香波、浴液、護(hù)發(fā)素、護(hù)膚青和牙膏中。向生長條件惡劣如干早、高鹽、高溫、高濕等的植物或作物外源性施用甜菜堿能促進(jìn)它們的生長、提高它們的產(chǎn)量。

甜菜堿在保護(hù)植物免受環(huán)境脅迫中發(fā)揮作用。甜菜堿和其他有機(jī)滲透劑在維持哺乳動物細(xì)胞滲透壓中也發(fā)揮作用。一水甜菜堿雖然純甜菜堿含量偏低，但其雜質(zhì)含量低，所以在醫(yī)藥、食品添加劑、飼料添加劑、化妝品等行業(yè)得到了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用：
1、代替蛋氨酸和膽堿提供高效能甲基，用于合成蛋白質(zhì)和核酸等重要的生命物質(zhì)。
2、提高肉堿及磷酸酯膽堿的效率，參與脂肪代謝，降低脂肪肝發(fā)生率，提高瘦肉率，改善肉色。
3、降低應(yīng)激反應(yīng)，提高十二指腸微絨毛的長度，改善腸道健康，提高消化酶活性，提高采食量。
4、促進(jìn)水產(chǎn)動物攝食，提高水產(chǎn)動物存活率。特別在水體變化、甲殼類褪殼時使用更佳。

制備甜菜堿的方法主要有兩種：一種是從甜菜糖蜜發(fā)酵液中提取，其提取工藝主要是離子排斥法，應(yīng)用聚乙烯-二乙烯樹脂色譜分離柱，洗脫出的甜菜堿母液，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、三段結(jié)晶、過濾制得純度約98%的無水或一水合甜菜堿。另一種是通過化學(xué)合成方法制備，采用氯乙酸和三甲胺為原料在堿液中進(jìn)行反應(yīng)生成甜菜堿和氯化鈉。