ไฮดรอกซีโคตินีนถูกใช้หลักๆ เป็นบิโอมาร์เกอร์ในวงการแพทย์และการวิจัยเพื่อประเมินการสัมผัสยาสูบและการเมแทบอลิซึมของนิโคติน โดยเป็นเมแทบอไลต์หลักของโคตินีน ซึ่งโคตินีนเองเป็นเมแทบอไลต์ของนิโคติน ทำให้เป็นตัวบ่งชี้ที่เชื่อถือได้ในการตรวจจับและวัดปริมาณการใช้ยาสูบ ในงานวิจัยทางคลินิก ระดับไฮดรอกซีโคตินีนจะถูกวัดในเลือด ปัสสาวะ หรือน้ำลาย เพื่อประเมินพฤติกรรมการสูบบุหรี่ ติดตามโปรแกรมเลิกสูบบุหรี่ และศึกษากลไกการเมแทบอลิซึมของนิโคติน นอกจากนี้ ยังช่วยในการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างบุคคลในการเมแทบอลิซึมนิโคติน ซึ่งอาจส่งผลต่อรูปแบบการเสพติดและประสิทธิภาพของการบำบัดทดแทนนิโคติน การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่วิทยาศาสตร์นิติวิทยา เพื่อยืนยันการใช้ยาสูบในสถานการณ์การตรวจสอบทางกฎหมายหรือที่ทำงาน