L-tert-leucinamide hydrochloride ใช้หลัก ๆ ในงานวิจัยและพัฒนายาในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมในฐานะสารกลางสำคัญ (key intermediate) ในการสังเคราะห์สารประกอบชีวภาพต่าง ๆ โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้มีคุณค่าต่อการผลิตยาที่มีพื้นฐานจากเปปไทด์ ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและการดูดซึมทางชีวภาพ (bioavailability) นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการสร้างตัวยับยั้งเอนไซม์ โดยเฉพาะในการเล็งเป้าไปที่โปรติเอส (proteases) ซึ่งมีความสำคัญในการรักษาโรคเช่นมะเร็งและการติดเชื้อไวรัส นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์แบบไม่สมมาตร (asymmetric synthesis) ซึ่งมีส่วนช่วยในการผลิตโมเลกุลคีรัล (chiral molecules) ที่ใช้ในเคมียารักษาโรคขั้นสูง (advanced medicinal chemistry) บทบาทในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความจำเพาะของยาทำให้เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในกระบวนการค้นพบยาสมัยใหม่