N-Nitroso-L-proline ถูกใช้ในการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับสารก่อมะเร็ง โดยเฉพาะสารในกลุ่มไนโตรซามีน ซึ่งเป็นสารที่อาจก่อให้เกิดมะเร็งในมนุษย์ การใช้สารนี้ในห้องปฏิบัติการช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำความเข้าใจกลไกการเกิดมะเร็งจากสารไนโตรซามีนได้ดีขึ้น นอกจากนี้ยังใช้ในการทดสอบประสิทธิภาพของสารต้านมะเร็งหรือสารที่ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งจากสารดังกล่าว การศึกษาด้วย N-Nitroso-L-proline ช่วยในการพัฒนาวิธีการป้องกันและรักษาโรคมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับสารไนโตรซามีนในอนาคต