D()-serineamidehydrochloride ถูกนำมาใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษากลไกการทำงานของระบบประสาท โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวิจัยเกี่ยวกับตัวรับ NMDA (N-methyl-D-aspartate) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเรียนรู้และความจำ นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการพัฒนายาเพื่อรักษาโรคทางระบบประสาท เช่น โรคจิตเภท และโรคเกี่ยวกับความผิดปกติของความจำ เนื่องจากมีส่วนช่วยในการปรับสมดุลของสารสื่อประสาทในสมอง