Aunque no existen recomendaciones oficiales para la mayoría de los carotenoides, con la excepción del beta caroteno, varias investigaciones indican que el hombre occidental no consume suficiente cantidad de fruta y verduras para llegar a una cantidad adecuada de los beta carotenoides. Las personas que consumen pocos carotenoides o con un nivel bajo de carotenoides en suero, pueden correr un mayor riesgo de desarrollar afecciones degenerativas como las enfermedades cardiovasculares. Estos datos han estimulado muchas investigaciones hacia el papel que desarrollan los carotenoides en el cuerpo humano.
Las investigaciones epidemiológicas de gran escala han demostrado la relación entre un nivel alto de carotenoides en suero y una reducción del riesgo de las enfermedades cardiacas coronarias. Sin embargo, ensayos de intervención con beta carotenoides (exclusivamente sintéticos) resultaron sin efectos en este riesgo.
Además, hay indicaciones contundentes de que los carotenoides estimulan sobre todo la respuesta inmunológica celular. La actividad antibiótica del sistema inmunológico mejora debido al aumento de las células Natural Killer, los macrófagos y los linfocitos.
Ya hace tiempo que se sabe que el beta caroteno y otros carotenoides pueden ser convertidos en vitamina A, donde el beta caroteno tiene la mayor transformación porque procede de dos moléculas de vitamina A. EL alfa caroteno, la cripoxantina, el licopeno, la luteína y zeaxantina no pueden ser convertidos en vitamina A. Los carotenoides son más seguros que la vitamina A (retinol) porque el cuerpo sólo convierte los carotenoides en vitamina A cuando hay una demanda.
Además, los carotenoides capturan entre otros el radical oxígeno singlet (sobre todo el licopeno). La combinación de varios carotenoides protege mejor contra los antioxidantes que cada carotenoide aislado.
La luteína y la zeaxantina son los únicos carotenoides de la macula, la zona ocular responsable de la visión aguda y detallada. La calidad de la macula suele disminuir algo a lo largo de los años, lo que conduce a un empeoramiento de la visión. El uso de complementos con luteína y zeaxantina puede disminuir considerablemente el riesgo de la degeneración macular. También han constatado que protegen contra cataratas.
Los carotenoides protegen la piel contra quemaduras solares. La radiación ultravioleta puede reducir la concentración de carotenoides en suero y en la piel. El beta caroteno y los carotenoides en general se consideran el tratamiento preferente de las afecciones de la foto sensibilidad como la protoporfiria eritropoyética (PPE).