L-Threonine methyl ester hydrochloride ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานที่สำคัญในเคมีอินทรีย์ สิ่งนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการเตรียมกรดอะมิโนที่ถูกดัดแปลงและอนุพันธ์เปปไทด์ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษากโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายา โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางในการผลิตยาที่มุ่งเป้าไปยังโรคต่าง ๆ นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีเพื่อตรวจสอบกลไกของเอนไซม์และเส้นทางเมแทบอลิซึม ความเสถียรและปฏิกิริยาของมันทำให้เป็นตัวเลือกที่ชื่นชอบสำหรับการทดลองในห้องปฏิบัติการและกระบวนการอุตสาหกรรม