4-Chloro-L-phenylalanine Hydrochloride ถูกใช้หลักๆ ในงานวิจัยทางชีวเคมี โดยทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งเอนไซม์ phenylalanine hydroxylase ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญ phenylalanine การยับยั้งเอนไซม์นี้ช่วยในการศึกษากระบวนการทางชีวเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญ phenylalanine และ tyrosine ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจความผิดปกติทางเมแทบอลิซึม เช่น phenylketonuria (PKU) นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และอนุพันธ์กรดอะมิโนต่างๆ เพื่อช่วยในการพัฒนายาและสารรักษา บทบาทในงานวิจัยยังครอบคลุมถึงประสาทวิทยาศาสตร์ โดยช่วยสำรวจการสังเคราะห์และการทำงานของสารสื่อประสาท โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับ dopamine และ norepinephrine