Karnozin znižuje raven ATP v tumorskih celicah in tako zmanjša njihovo energijo za proliferacijo. V današnjih znanstvenih raziskavah je posebna pozornost namenjena uporabi naravnih snovi pri zdravljenju malignih bolezni. Naravni antioksidant karnozin spada v to vrsto molekul, saj je njegovo pomembno protitumorsko delovanje “in vitro” in “in vivo” znanstveno potrjeno. Nedavne študije so pokazale, da karnozin preprečuje širjenje raka debelega črevesa z delovanjem na raven ATP-ja v z rakom prizadetih celicah, kot tudi na ustvarjanje ROS (reaktivnih svobodnih radikalov kisika).
Z zatiranjem gena MMP-9 karnozin preprečuje širjenje raka na jetrih. Karnozin zmanjša raven AGE-ov (končnih produktov glikacije), ki so pri tumorskih stanjih ponavadi povečani. Karnozin povečuje učinkovitost kemoterapeutikov kot je 5-fluorouracil. Z zmanjšanjem mitohondrijalnega oksidativnega stresa, karnozin upočasnjuje staranje celic, ki ne povzročajo raka jajčnikov.