ดี-ไบโอทิน ถูกใช้อย่างแพร่หลายในเซลล์คัลเจอร์และสื่อไมโครไบโอลอจี เพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโต โดยเฉพาะในสิ่งมีชีวิตที่ต้องการไบโอทินเป็นปัจจัยการเจริญเติบโต เป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตโปรตีนบำบัดและแอนติบอดีในอุตสาหกรรมชีวเภสัชภัณฑ์ ใช้เป็นสารเคมีชีวภาพในเอไลซา (ELISA) และอิมมูโนแอสเซย์อื่นๆ เนื่องจากมี affinity การจับตัวที่แข็งแกร่งกับสเตรปตาไวดินและอะวิดิน ใช้ในชีววิทยาโมเลกุลสำหรับการติดฉลากกรดนิวคลีอิก การทำให้บริสุทธิ์ และเทคนิคการตรวจจับ เช่น blotting และ sequencing เป็นสารเติมแต่งทั่วไปในผลิตภัณฑ์เสริมวิตามินและสูตรโภชนาการสำหรับบทบาทในการสุขภาพเมแทบอลิซึม ใช้ในเครื่องสำอางและผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคลเพื่อส่งเสริมผิว ผม และเล็บที่แข็งแรง โดยมีบทบาทในการสร้างเคราติน ซึ่งเป็นโปรตีนหลักของผมและเล็บ ยังใช้ในอาหารสัตว์เพื่อปรับปรุงการทำงานเมแทบอลิซึมและสุขภาพโดยรวมในปศุสัตว์

ในทางการแพทย์ ดี-ไบโอทินใช้รักษาภาวะขาดไบโอทิน ซึ่งอาจเกิดในผู้ที่มีภาวะผิดปกติในการดูดซึมสารอาหาร หรือผู้ที่ได้รับอาหารทางหลอดเลือดเป็นเวลานาน นอกจากนี้ยังมีการศึกษาเกี่ยวกับการใช้ไบโอทินในขนาดสูงเพื่อช่วยผู้ป่วยโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง (Multiple Sclerosis) โดยเชื่อว่าช่วยเพิ่มการทำงานของเซลล์ประสาท

ในอุตสาหกรรมชีววิทยา ดี-ไบโอทินถูกใช้เป็นตัวติดฉลากทางชีวภาพ (biological label) เนื่องจากสามารถจับกับโปรตีนสเตรปตาไวดิน (streptavidin) ได้อย่างแน่นหนา จึงนิยมใช้ในเทคนิคตรวจวิเคราะห์ต่างๆ เช่น ELISA, การตรวจหาดีเอ็นเอ หรือการแยกเซลล์เฉพาะชนิด