維生素A的重要來源
β-胡蘿卜素，攝入人體消化器官后，可以轉化成維生素A，是較安全補充維生素A的產品（單純補充化學合成維生素A，過量時會使人中毒）。它可以維持眼睛和皮膚的健康，改善夜盲癥、皮膚粗糙的狀況，有助于身體免受自由基的傷害。
1919年Steenkbock發現β-胡蘿卜素可能具有維生素A活性。1928年發現一分子的β-胡蘿卜素在體內酶的作用下可轉變為二分子的維生素A，且在食物中含量最豐富，因而被認為是人體維生素A的主要來源。Moore（1929）通過實驗發現，缺乏VA的大鼠補飼β-胡蘿卜素后能顯著提高體內V A水平，從而證實了β-胡蘿卜素能在體內酶的作用下轉化為維生素A，發揮維生素A的作用，所以又稱維生素A原。該轉化酶能在體內VA缺乏時將β-胡蘿卜素轉化為VA，當體內VA增加到需要量時，酶即停止轉化，從而通過酶的自動控制來維持體內VA的需要。全世界，特別是發展中國家人體所需的VA60%-70%來源于β-胡蘿卜素。此外，VA是合成糖蛋白的載體，糖蛋白是細胞的重要結構物質，尤其是上皮細胞，如果缺少糖蛋白將對眼、呼吸道、消化道、泌尿道及生殖器官產生影響。免疫球蛋白也是一種糖蛋白，VA缺乏將會影響抗體的形成。因此，VA對保證正常的生長和發育及抗感染具有重要作用。
抗氧化作用
β-胡蘿卜素的抗氧化性主要表現為它具有清除自由基的能力。β-胡蘿卜素分子中含有多個雙鍵，在光、熱、氧氣及活潑性較強的自由基離子的存在下，易被氧化，從而保護機體不被破壞。生物體中存在大量的脂質過氧化和自由基反應，從而導致細胞功能的下降，機體的衰老以及疾病的發生，β-胡蘿卜素的存在可減少脂質過氧化。因此，類胡蘿卜素可以清除自由基以及淬滅單線態氧的活性受到了普遍的關注。
在人體正常的新陳代謝過程中也會產生活性氧，活性氧具有不穩定性和高能水平，可將能量迅速傳遞給其它分子而產生自由基。自由基由于含有不成對的電子，所以性質異常活躍，它可損傷核酸、蛋白質、細胞膜、細胞，導致細胞突變或死亡，從而引起人體早衰。日益增加的證據表明與衰老過程相關聯的多種缺陷是細胞內的多點位氧化損傷積累的直接后果。例如心血管疾患的發病機理之一是低密度脂蛋白的氧化損傷而導致的；一些光化學對晶體所造成的損傷會導致白內障的形成等。而β-胡蘿卜素具有多個雙鍵是一種有效的抗氧化劑，能傳遞高能量從而使活性氧變成穩定的氧分子。現已知1分子β-胡蘿卜素可抑制1000個分子的活性氧，同時還可作為一種弱氧化劑直接與自由基反應，阻止自由基的連鎖反應，從而減少它對細胞的損傷。馬愛國在探討抗氧化營養對DNA氧化損傷保護作用時，經實驗發現連續服用β-胡蘿卜素、維生素E和維生素C，可顯著降低由過氧化氫誘發DNA的損傷。
建立在以人口為基礎的研究表明：人如果每日吃四份或更多富含β-胡蘿卜素的水果和蔬菜，那么他們患心臟病或癌癥的機率會更低。然而有趣的是，其他的研究卻指出刻意補充β-胡蘿卜素的人實際上更有可能患上此類疾病。研究人員認為，健康、合理、營養豐富的飲食比單一地補充β-胡蘿卜素將更有效。
促進細胞縫隙間連接交流
細胞間形成的間隙連接使細胞質相互溝通，通過交換小分子來調節代謝反應。早在1958年，人們已觀察到這一結果，現已清楚間隙連接的基本單位是連接子，每個連接子由2個相同或相似的跨膜蛋白亞單位環繞，中心形成一個直徑約1.5nm的孔道，相鄰細胞質膜上的兩個連接子相對便形成一個間隙單位。它允許小的代謝物、細胞內信息及離子自由出入，但蛋白質、mRNA等大分子則被排除在外，以保持各細胞的遺傳一致性。Bertram等發現β-胡蘿卜素和其它類胡蘿卜素可加強細胞間隙連接的交流能力。
其他功能
有研究表明高劑量的β-胡蘿卜素會減少人們對太陽的敏感度，尤其對那些由于被太陽暴曬而引起皮膚病（例如： erythropoietic protoporphyria紅細胞生成性原卟啉病，一種暴露在日光下而引起尋麻疹或濕疹的病癥）的人特別有幫助。他們可以在保健專業人士適當的指導下，有針對性地補充β-胡蘿卜素，他們的癥狀可在大約數個星期后慢慢地得到改善。 在臨床應用方面，研究證實口服β-胡蘿卜素發生光敏性紅斑者數量明顯減少。
最近還有研究證明，β-胡蘿卜素添加到動物食品中作為飼料添加劑對動物具有一定的特異功能。如在用不含β-胡蘿卜素飼料喂養的母牛時，經常觀察到“無癥狀”的發熱，以及延期排卵，卵泡囊腫，拖延和減少黃體的形成，嚴重時，可導致繁殖障礙，胎盤停滯。所有的這些癥狀均可通過在飼料中添加β-胡蘿卜素而加以糾正；吃了富含β-胡蘿卜素飼料的產蛋雞可提高產蛋率，且蛋黃顏色加深，這是因為雞能把未水解為VA的過量β-胡蘿卜素儲備起來。