ใช้ในงานวิจัยด้านชีววิทยาของมะเร็ง โดยเฉพาะในการศึกษาบทบาทของโปรตีน p53 ซึ่งเป็นตัวควบคุมสำคัญในการหยุดวัฏจักรเซลล์และการทำให้เซลล์ตายแบบโปรแกรม (apoptosis) Nutlin-3a ช่วยยับยั้งการจับกันระหว่าง p53 กับ MDM2 ทำให้ p53 คงอยู่ในระดับสูงและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เซลล์มะเร็งที่ยังมี p53 ทำงานปกติเกิดการหยุดการแบ่งตัวหรือตายไป จึงถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาทางชีววิทยาโมเลกุล และพิจารณาเป็นแนวทางในการพัฒนายาต้านมะเร็งที่เน้นกลไกการฟื้นฟูการทำงานของ p53