D-Threoninol ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมในฐานะบล็อกสร้างที่มีคีรอลสำหรับการสังเคราะห์ยาต่างๆ และสารประกอบชีวภาพที่มีฤทธิ์ ลักษณะทางสเตอรีโอเคมีของมันทำให้มีคุณค่าต่อการสร้างสารบริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนายาที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีผลข้างเคียงน้อยกว่า นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตเปปไทโดมิมิติกส์ ซึ่งเลียนแบบเปปไทด์และใช้ในการออกแบบยาเพื่อกำหนดเป้าหมายไปยังเส้นทางชีวภาพเฉพาะ นอกจากนี้ D-Threoninol ยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ยาปฏิชีวนะและยาต้านไวรัส ซึ่งมีส่วนช่วยในการรักษาโรคติดเชื้อ การประยุกต์ใช้ของมันยังขยายไปสู่การวิจัย โดยใช้ในการศึกษากลไกของเอนไซม์และปฏิกิริยาของโปรตีน เนื่องจากมีความคล้ายคลึงทางโครงสร้างกับกรดอะมิโนตามธรรมชาติ