O-Phospho-D-Serine ใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีเป็นสารตั้งต้นหรือสารอ้างอิงในการศึกษาเอนไซม์ เช่น ฟอสฟาทาสและคินาส ซึ่งมีบทบาทสำคัญในเส้นทางส่งสัญญาณของเซลล์ นอกจากนี้ยังใช้ในการตรวจสอบกระบวนการเมแทบอลิซึม โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการฟอสโฟรีเลชันและดีฟอสโฟรีเลชันของกรดอะมิโน นอกจากนี้ สารนี้ยังนำไปใช้ในการพัฒนาวิธีทดสอบเพื่อวัดกิจกรรมของเอนไซม์หรือเพื่อทำความเข้าใจกลไกของโรคที่เกี่ยวข้องกับการฟอสโฟรีเลชัน บทบาทของมันในการศึกษาการโต้ตอบและการดัดแปลงโปรตีนทำให้มีคุณค่าในการวิจัยโปรตีโอมิกส์และชีววิทยาโมเลกุล