N-Acetyl-L-Proline ใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะในการผลิตเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพและยาเภสัชภัณฑ์ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปที่โรคทางระบบประสาทและโรคเมแทบอลิซึม

ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง N-Acetyl-L-Proline ถูกนำมาใช้ในสูตรเครื่องสำอางเนื่องจากมีคุณสมบัติในการปรับสภาพผิว ช่วยเพิ่มความชุ่มชื้นและความยืดหยุ่นให้กับผิว

ในงานวิจัย N-Acetyl-L-Proline ถูกนำมาใช้ในการศึกษากลไกของเอนไซม์และปฏิกิริยาของโปรตีน เนื่องจากมีโครงสร้างที่คล้ายกับโปรลีน

นอกจากนี้ยังมีการใช้งานในด้านเภสัชกรรมและเวชสำอางเพื่อการบำรุงและรักษาผิว รวมถึงการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับโรคผิวหนัง