ทูลูอีน-d8 ถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นตัวทำละลายในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) เนื่องจากรูปแบบเดยูเทอเรต ซึ่งกำจัดสัญญาณรบกวนจากไฮโดรเจน มันทำหน้าที่เป็นสารอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการปรับเทียบเคมีคัลชิฟต์ในการวิเคราะห์ NMR นอกจากนี้ยังใช้ในการวิจัยและพัฒนาสำหรับการศึกษากลไกปฏิกิริยา โดยเฉพาะในเคมีอินทรีย์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายที่ไม่ทำปฏิกิริยาหรือ tracer เพิ่มเติมยังมีการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบเดยูเทอเรต และในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมสำหรับการพัฒนาและทดสอบยา