ใช้ 3-เมทิลฮิสตามีน ไดไฮโดรคลอไรด์ เป็นสารตั้งต้นหรือตัวกลางในการวิจัยทางเภสัชวิทยา โดยเฉพาะในการศึกษาเกี่ยวกับตัวรับฮิสตามีน (histamine receptors) ชนิด H3 เนื่องจากสารนี้มีโครงสร้างคล้ายฮิสตามีนและสามารถทำหน้าที่เป็นลิแกนด์เฉพาะเจาะจงได้ จึงนิยมใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาบทบาทของตัวรับ H3 ในการควบคุมการปลดปล่อยสารสื่อประสาทต่าง ๆ ในระบบประสาทส่วนกลาง นอกจากนี้ยังช่วยในการพัฒนายาที่เกี่ยวข้องกับโรคทางระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์ โรคสมาธิสั้น และโรคเหงาในเวลากลางวัน