L-tert-leucinamide hydrochloride ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยและพัฒนายา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสังเคราะห์เปปไทด์และยาโมเลกุลเล็ก โครงสร้างคีรัลของมันทำให้มีคุณค่าต่อการสร้างสารประกอบที่บริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์ ซึ่งจำเป็นในออกแบบยาเพื่อให้มั่นใจในความจำเพาะและลดผลข้างเคียง นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตยับยั้งโปรติเอส ซึ่งสำคัญในการรักษาโรคเช่น HIV และตับอักเสบซี นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารกลางในการสังเคราะห์โมเลกุลชีวภาพและใช้ในการศึกษากลไกเอนไซม์และปฏิสัมพันธ์โปรตีน ความเสถียรและความละลายในตัวทำละลายต่างๆ ทำให้เป็นสารเคมีที่หลากหลายในเคมีอินทรีย์และเคมียารักษา