3-Chloro-DL-phenylalanine ถูกใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีเพื่อศึกษาการยับยั้งเอนไซม์ โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมของฟีนิลอะลานีน (phenylalanine) มันทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งแบบแข่งขันสำหรับเอนไซม์ เช่น ฟีนิลอะลานีน ไฮดรอกซิเลส (phenylalanine hydroxylase) ซึ่งช่วยในการตรวจสอบความผิดปกติทางเมแทบอลิซึม เช่น ฟีนิลคีโตนูเรีย (phenylketonuria: PKU) นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนที่ดัดแปลงสำหรับการศึกษาทางเภสัชวิทยา เพื่อสำรวจความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรม (structure-activity relationships) บทบาทในการยับยั้งเดคาร์บอกซิเลสของกรดอะมิโนหอม (aromatic amino acid decarboxylase) ยังทำให้มีคุณค่าต่อการวิจัยทางประสาทวิทยา โดยเฉพาะในการทำความเข้าใจการควบคุมสารสื่อประสาท (neurotransmitter regulation)