(S)-α-Amino-γ-butyrolactone hydrochloride ใช้หลักในการสังเคราะห์ยาเภสัชภัณฑ์ โดยเฉพาะในการผลิตยาที่มีเป้าหมายต่อระบบประสาทส่วนกลาง ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสร้างแอนะล็อกของ GABA (กรดแกมมาอะมิโนบิวทีริก) ซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนายารักษาโรคทางระบบประสาท เช่น โรคลมชัก ความวิตกกังวล และนอนไม่หลับ นอกจากนี้ ยังใช้ในงานวิจัยเพื่อศึกษากลไกทางชีวเคมีที่เกี่ยวข้องกับ GABA ช่วยในการทำความเข้าใจการส่งสัญญาณประสาทและการพัฒนากลยุทธ์การรักษาใหม่ บทบาทในเคมีอินทรีย์ยังขยายไปถึงการเตรียมสารชิรัล ซึ่งสำคัญในการผลิตยาที่บริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์