ไมโอโกลบินใช้ในการศึกษาด้านชีวเคมีและสรีรวิทยา โดยเฉพาะการวิจัยเกี่ยวกับการขนส่งและเก็บออกซิเจนในกล้ามเนื้อ ช่วยในการทำความเข้าใจกลไกการทำงานของกล้ามเนื้อในสัตว์และมนุษย์ นอกจากนี้ยังใช้ในการวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์เพื่อตรวจสอบการบาดเจ็บของกล้ามเนื้อหรือการเสียชีวิตจากสาเหตุต่าง ๆ เช่น การขาดออกซิเจน ในอุตสาหกรรมอาหาร ไมโอโกลบินถูกใช้เป็นตัวชี้วัดความสดของเนื้อสัตว์ เนื่องจากสีของมันเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพของเนื้อ