DL-โฮโมซิสเตอีนถูกใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีเพื่อศึกษากระบวนการเมแทบอลิซึม โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน มันทำหน้าที่เป็นตัวกลางสำคัญในวัฏจักรเมไธโอนีน และมักใช้ในการตรวจสอบความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมของโฮโมซิสเตอีน เช่น ภาวะโฮโมซิสเตอีนในเลือดสูง (hyperhomocysteinemia) นักวิจัยใช้มันเพื่อเข้าใจผลกระทบของระดับโฮโมซิสเตอีนที่สูงต่อสุขภาพหัวใจและหลอดเลือด หน้าที่ทางระบบประสาท และความหนาแน่นของกระดูก นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนาและทดสอบการตรวจวิเคราะห์เพื่อวัดความเข้มข้นของโฮโมซิสเตอีนในเลือดหรือพลาสมา ช่วยในการวินิจฉัยภาวะเช่น ขาดวิตามินบี12 หรือโฟเลต ในเภสัชวิทยา DL-โฮโมซิสเตอีนถูกใช้เพื่อสำรวจการแทรกแซงทางบำบัดที่อาจเกิดขึ้นสำหรับโรคที่เกี่ยวข้องกับโฮโมซิสเตอีน บทบาทของมันในการเครียดออกซิเดชันและความผิดปกติของเยื่อบุหลอดเลือดยังทำให้เป็นเครื่องมือที่มีค่าในการศึกษากลไกของโรคหลอดเลือดแข็งตัวและโรคหลอดเลือดอื่นๆ