ใช้ CHIR-99021 ในการวิจัยทางชีววิทยา โดยเฉพาะในการควบคุมเส้นทางสัญญาณ Wnt ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของเซลล์ การแยกตัวของเซลล์ต้นกำเนิด และการรักษาสถานะของเซลล์ต้นกำเนิดให้คงอยู่ ทำให้มันถูกนำมาใช้บ่อยในกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดแบบไม่แยกตัว (undifferentiated state) โดยช่วยยับยั้งเอนไซม์ GSK-3α และ GSK-3β ซึ่งส่งผลให้ β-catenin สะสมในเซลล์และกระตุ้นสัญญาณ Wnt นักวิจัยใช้สารนี้ร่วมกับสารกระตุ้นอื่นๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงเซลล์ผู้ใหญ่ให้กลับไปเป็นเซลล์ต้นกำเนิด (iPSC) หรือเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์ต้นกำเนิดในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาเพื่อประยุกต์ใช้ในด้านการซ่อมแซมเนื้อเยื่อและการรักษาโรคทางระบบประสาท โดยเฉพาะในโมเดลสัตว์ทดลองที่เกี่ยวข้องกับโรคทางระบบประสาทเสื่อม เช่น โรคอัลไซเมอร์