Cis-4-Hydroxy-D-proline ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชกรรมเนื่องจากคุณสมบัติโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของมัน มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับคอลลาเจนและโปรตีนโครงสร้างอื่นๆ กลุ่ม hydroxyl ของมันมีบทบาทสำคัญในการคงสถานะโครงสร้าง triple-helix ทำให้มีคุณค่าต่อการทำความเข้าใจโรคที่เกี่ยวข้องกับคอลลาเจนและการพัฒนายาตัวกลาง นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา chiral และเป็นบล็อกก่อสร้างในการสังเคราะห์สารอินทรีย์เพื่อสร้างโมเลกุลซับซ้อนที่มี stereochemistry เฉพาะ การประยุกต์ใช้ขยายไปสู่การพัฒนายา ซึ่งช่วยในการออกแบบสารประกอบที่มี bioavailability และความเสถียรที่เพิ่มขึ้น มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม เช่น การผลิตยาต้านการอักเสบและยารักษาโรคข้ออักเสบ