α-Methyl-L-proline ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมและเคมีชีวภาพ โดยเฉพาะในกระบวนการสังเคราะห์ยาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เนื่องจากโครงสร้างพิเศษของมันทำให้เป็นสารตั้งต้นที่สำคัญในการผลิตยาต้านมะเร็งและยาต้านการอักเสบ นอกจากนี้ ยังมีการใช้ในงานวิจัยทางเคมีอินทรีย์เพื่อพัฒนาสารประกอบใหม่ที่มีศักยภาพในการรักษาโรคต่าง ๆ รวมถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพของยาให้ดีขึ้นอีกด้วย