N-Methyl-DL-alanine ใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีและการพัฒนายาเภสัชกรรม โดยทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน เพื่อช่วยในการศึกษากลไกโครงสร้างและการทำงานของโปรตีน สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายา โดยเฉพาะในการสร้างอนุพันธ์ที่เลียนแบบกรดอะมิโนตามธรรมชาติ ซึ่งช่วยในการทำความเข้าใจเส้นทางเมแทบอลิซึมและกลไกของเอนไซม์ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการผลิตสารประกอบคีรัล ซึ่งมีความสำคัญในการผลิตยาที่มีความบริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์ เพิ่มประสิทธิภาพและลดผลข้างเคียงของยา บทบาทในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนยังขยายการใช้งานไปสู่ศาสตร์วัสดุศาสตร์ โดยมีส่วนช่วยในการพัฒนาโพลิเมอร์และสารเคลือบผิวชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ