L-Proline มีการใช้งานในหลายด้าน โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยา เคมีชีวภาพ อาหาร เครื่องสำอาง และเกษตรกรรม ในอุตสาหกรรมยา L-Proline เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์ยาต่างๆ โดยเฉพาะยาที่เกี่ยวข้องกับโรคหัวใจและหลอดเลือดและระบบประสาทส่วนกลาง เช่น เป็นส่วนประกอบในการผลิตยา ACE inhibitors สำหรับรักษาความดันโลหิตสูงและหัวใจล้มเหลว

ในด้านเคมีชีวภาพ ใช้เป็นสารทำให้คงตัว สำหรับเอนไซม์และโปรตีน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการวิจัยและการวินิจฉัย

ในอุตสาหกรรมอาหาร ใช้เป็นสารเสริมโภชนาการและเพิ่มรสชาติในผลิตภัณฑ์เช่นนมผงสำหรับเด็กและเครื่องปรุง ช่วยเสริมรสอูมามิและคุณภาพผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อสนับสนุนสุขภาพผิว ข้อต่อ และระบบหัวใจและหลอดเลือด

ในด้านเครื่องสำอาง L-Proline ถูกใช้ในผลิตภัณฑ์บำรุงผิวเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น ความชุ่มชื้น และคุณสมบัติต้านริ้วรอย โดยกระตุ้นการสังเคราะห์คอลลาเจน ทำให้ผิวดูอ่อนเยาว์และสุขภาพดี

ในเกษตรกรรม ใช้เป็นสารป้องกันความเครียดในพืช ช่วยให้พืชทนต่อสภาวะแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ภัยแล้งและความเค็มของดิน ส่งผลให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นและความยืดหยุ่นของพืชดีขึ้น