L-Arginine methyl ester dihydrochloride ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวเคมีในฐานะสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน มันทำหน้าที่เป็นหน่วยย่อยในการสังเคราะห์เปปไทด์แบบเฟสตะกอนแข็ง ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างลำดับกรดอะมิโนเฉพาะเจาะจงได้ สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษากลไกของเอนไซม์ โดยเฉพาะเอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจงกับอาร์จินีน เนื่องจากมีความคล้ายคลึงทางโครงสร้างกับ L-arginine นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการพัฒนายาเพื่อออกแบบยาที่เล็งเป้าไปยังเส้นทางไนตริกออกไซด์ เนื่องจากบทบาทของมันในการผลิตไนตริกออกไซด์ ในงานศึกษาการเพาะเลี้ยงเซลล์ มันทำหน้าที่เป็นอาหารเสริมเพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์และการแสดงออกของโปรตีน ความเสถียรและความละลายของมันทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการทดลองต่าง ๆ ในชีววิทยาโมเลกุลและเคมียา