L-Ornithine methyl ester dihydrochloride นิยมใช้เป็นหลักในการวิจัยทางชีวเคมีและการประยุกต์ใช้ทางเภสัชกรรม โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบต่างๆ โดยเฉพาะในการศึกษากระบวนการเมตาบอลิซึมของกรดอะมิโนและการสังเคราะห์โปรตีน สารเคมีนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายาเพื่อรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับตับ เนื่องจากออร์นิทีนมีบทบาทในวงจรยูเรีย ซึ่งช่วยในการกำจัดแอมโมเนีย นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในการผลิตอาหารเสริมเพื่อปรับปรุงสมรรถนะทางกีฬาและการฟื้นตัว โดยอาศัยศักยภาพในการเสริมสร้างการซ่อมแซมกล้ามเนื้อและลดความเหนื่อยล้า ในห้องปฏิบัติการ มักถูกใช้เป็นสารเคมีช่วยในการศึกษาปฏิกิริยาเอนไซม์และกระบวนการในเซลล์