D-Cycloserine ถูกนำมาใช้หลักในการรักษาวัณโรค โดยเฉพาะกรณีที่ดื้อยาหลัก มันทำงานโดยยับยั้งการสังเคราะห์ผนังเซลล์แบคทีเรีย ทำให้แบคทีเรียหยุดการเจริญเติบโต นอกเหนือจากการใช้ต่อต้านจุลินทรีย์ D-Cycloserine ยังถูกสำรวจในด้านจิตเวชศาสตร์ โดยทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นบางส่วนที่ตัวรับ NMDA ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้และความจำ คุณสมบัตินี้ทำให้ถูกใช้ในทดสอบทางคลินิกสำหรับรักษาอาการทางจิตเวช เช่น ความวิตกกังวล ภาวะซึมเศร้า และโรคเครียดหลังประสบเหตุการณ์ร้ายแรง (PTSD) นอกจากนี้ ยังแสดงศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพของการบำบัดแบบเผชิญหน้า (exposure therapy) สำหรับโรคกลัวและความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับความวิตกกังวล ในงานวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ D-Cycloserine ถูกใช้ศึกษาบทบาทของตัวรับ NMDA ในพลาสติกซินแนปติกและหน้าที่การรับรู้ บทบาทคู่ในทั้งการรักษาทางการแพทย์และบำบัดทางจิตวิทยาทำให้เป็นสารประกอบที่หลากหลายในสถานการณ์ทางคลินิกและวิจัย อย่างไรก็ตาม การใช้ต้องอยู่ภายใต้การดูแลของแพทย์อย่างใกล้ชิดเพื่อหลีกเลี่ยงผลข้างเคียง