(S)-3-Methyl-pyrrolidine-3-carboxylic acid ใช้หลักเป็นบล็อกก่อสร้างคิรัลในการสังเคราะห์สารประกอบเภสัชกรรมต่างๆ ความจำเพาะทางสเตอรีโอเคมีทำให้มีคุณค่าต่อการพัฒนายาที่ต้องการรูปแบบเอ็นแอนติโอเมอร์เฉพาะเพื่อประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและผลข้างเคียงที่ลดลง มักใช้ในการผลิตส่วนผสมเภสัชกรรมที่ใช้งานได้ (APIs) สำหรับการรักษาที่มุ่งเป้าไปยังความผิดปกติทางระบบประสาท เช่น โรคพาร์กินสัน เนื่องจากโครงสร้างที่คล้ายกับสารสื่อประสาท นอกจากนี้ ยังเป็นอินเทอร์มีเดียตสำคัญในการสังเคราะห์โมเลกุลซับซ้อนสำหรับการวิจัยในเคมียารักษา โดยเฉพาะในการออกแบบตัวยับยั้งเอนไซม์และตัวปรับตัวรับ การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการพัฒนาเปปไทโดมิมเมติกส์ ซึ่งช่วยเพิ่มความคงตัวและชีวเภสัชจลนศาสตร์ของยาที่มีพื้นฐานจากเปปไทด์