น้ำยา L-Proline hydrochloride ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวเคมี โดยเฉพาะในการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการเตรียมเปปไทด์ ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิตของปฏิกิริยา ในเคมีอินทรีย์ ใช้เป็นสารช่วย chiral เพื่ออำนวยความสะดวกในการสังเคราะห์สารประกอบที่บริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์ ซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตยาที่มีสเตอรีโอเคมีเฉพาะ นอกจากนี้ ยังใช้ในอาหารเลี้ยงเซลล์เพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์บางประเภท โดยเฉพาะในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออกของโปรตีนและการเผาผลาญของเซลล์ บทบาทในการคงความเสถียรของโปรตีนและเอนไซม์ยังทำให้มีคุณค่าต่อการทดสอบเอนไซม์ต่างๆ และการประยุกต์ใช้ทางเทคโนโลยีชีวภาพ ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับกรดอะมิโน โดยเฉพาะในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน นอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนในทางชีวเคมี รวมถึงการวิจัยทางเภสัชวิทยาเพื่อพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ในอุตสาหกรรมอาหาร อาจใช้เป็นส่วนผสมในอาหารเสริมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมสารอาหาร