L-Azidohomoalanine ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวเคมี โดยเฉพาะในสาขาวิศวกรรมโปรตีนและเคมีชีวภาพแบบชีวออร์โธกอนัล (bioorthogonal chemistry) การประยุกต์ใช้หลักคือในฐานะกรดอะมิโนที่ไม่เป็นธรรมชาติ ซึ่งสามารถนำเข้าไปรวมในโปรตีนผ่านการติดฉลากทางเมแทบอลิซึม (metabolic labeling) ช่วยให้นักวิจัยสามารถติดแท็กและแสดงภาพโปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิตได้อย่างเลือกสรร สนับสนุนการศึกษาฟังก์ชัน การกระจายตัว และปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนในระบบชีวภาพที่ซับซ้อน

กลุ่มอะซิโดใน L-Azidohomoalanine มีปฏิกิริยาสูงในปฏิกิริยาแบบชีวออร์โธกอนัล เช่น การไซโคลอะดีชันอะซิโด-อัลไคน์ที่เร่งด้วยทองแดง (CuAAC) หรือการไซโคลอะดีชันอะซิโด-อัลไคน์แบบโปรโมทด้วยความเครียด (SPAAC) ปฏิกิริยาเหล่านี้ช่วยในการยึดติดสีย้อมเรืองแสง แท็กความจับเฉพาะ หรือส่วนประกอบฟังก์ชันอื่นๆ กับโปรตีน ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าต่อการถ่ายภาพ โปรเตโอมิกส์ และการค้นพบยา

นอกจากนี้ L-Azidohomoalanine ยังถูกใช้ในการพัฒนาวัสดุชีวภาพและไบโอคอนจูเกตใหม่ๆ ความสามารถในการนำกลุ่มอะซิโดเข้าไปในโปรตีนหรือเปปไทด์ช่วยในการสร้างเครือข่ายไขว้หรือพื้นผิวที่ถูกฟังก์ชันนัไลซ์ ซึ่งมีประโยชน์ในวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เซ็นเซอร์ชีวภาพ และระบบการส่งยาแบบกำหนดเป้าหมาย ความหลากหลายและความเข้ากันได้กับระบบที่มีชีวิตทำให้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการพัฒนาชีววิทยาสังเคราะห์และการวิจัยทางเคมีชีวภาพ