4-Bromo-L-phenylalanine ถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษากลไกการทำงานของเอนไซม์และกระบวนการเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนชนิดนี้ โดยเฉพาะในด้านการพัฒนายาและการบำบัดโรคต่าง ๆ นอกจากนี้ยังถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบทางเคมีอื่น ๆ ที่มีศักยภาพในการรักษาโรค เช่น โรคมะเร็งและโรคทางระบบประสาท เนื่องจากมีโครงสร้างที่สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ