N-butyryl-L-Homocysteine thiolactone ใช้ในการวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษากระบวนการเมตาบอลิซึมของกรดอะมิโนและโปรตีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการทำงานของเอนไซม์และการปรับเปลี่ยนโปรตีนหลังการแปลรหัส นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษากลไกการเกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของเมทิโอนีนและฮอโมซิสเทอีน เช่น โรคหัวใจและหลอดเลือด และโรคทางระบบประสาท เนื่องจากสารนี้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเมทิลเลชันและการสังเคราะห์สารสื่อประสาท นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนายาและสารประกอบทางเภสัชกรรมเพื่อปรับปรุงสุขภาพและการรักษาโรค