ดี-ไอโซลูซีน เป็นเอ็นแอนติโอเมอร์ดีของกรดอะมิโนจำเป็นไอโซลูซีน ใช้หลักๆ ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้ทางเภสัชกรรม เนื่องจากมีคุณสมบัติทางชีวเคมีที่แตกต่างจากรูปแบบแอลตามธรรมชาติ ในห้องปฏิบัติการวิจัย ใช้ในการศึกษาการโต้ตอบแบบเอ็นแอนติโอเมอร์เฉพาะ การพับตัวของโปรตีน และเส้นทางเมแทบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับดี-อะมิโนแอซิด ซึ่งมีบทบาทในผนังเซลล์แบคทีเรียและกระบวนการทางระบบประสาทบางอย่าง ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม ใช้เป็นส่วนประกอบในการสังเคราะห์เปปไทด์ที่ปรับปรุงแล้ว ยาปฏิชีวนะ และยาอื่นๆ โดยการกำหนดค่าดีช่วยเพิ่มความเสถียร ทนต่อการย่อยสลายจากเอนไซม์ หรือกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะ ไม่ได้ใช้ในอาหารเสริมหรือโภชนาการทางการแพทย์โดยทั่วไป เนื่องจากดี-อะมิโนแอซิดถูกเมแทบอลิซึมได้แย่โดยเอนไซม์ในมนุษย์และขาดประโยชน์ทางโภชนาการของแอล-ไอโซลูซีน