L-O-Phosphoserine ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในงานวิจัยทางชีวเคมีและการพัฒนายา เนื่องจากบทบาทของมันในฐานะกรดอะมิโนที่ถูกฟอสฟอเรต มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในเส้นทางเมแทบอลิซึมต่างๆ โดยเฉพาะในการสังเคราะห์โปรตีนและโมเลกุลส่งสัญญาณ ในงานศึกษาการส่งสัญญาณของเซลล์ มันช่วยให้นักวิจัยเข้าใจกลไกของการฟอสฟอรีเลชัน ซึ่งเป็นกระบวนการสำคัญในการควบคุมการทำงานของโปรตีนและกิจกรรมของเซลล์ นอกจากนี้ยังถูกใช้ในการพัฒนายาที่มีฐานเป็นเพปไทด์ และเป็นซับสเตรตในงานทดสอบเอนไซม์เพื่อศึกษากิจกรรมของไคเนสและฟอสฟาทาส การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่ศาสตร์โภชนาการ ที่ซึ่งมันถูกสำรวจสำหรับบทบาทที่เป็นไปได้ในการสนับสนุนสุขภาพสมองและการทำงานทางปัญญา