Propionylcholine p-Toluenesulfonate ถูกใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมี โดยเฉพาะในการศึกษาระบบโคลิเนอร์จิก (cholinergic systems) สารนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นโคลิเนอร์จิก (cholinergic agonist) ที่เลียนแบบการทำงานของอะเซทิลโคลีน (acetylcholine) ซึ่งจำเป็นสำหรับการตรวจสอบการส่งสัญญาณประสาท (neurotransmission) และปฏิสัมพันธ์ของตัวรับ (receptor interactions) สารประกอบนี้มักถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ทดลองเพื่อทำความเข้าใจกลไกของเส้นทางการส่งสัญญาณโคลิเนอร์จิก (cholinergic signaling pathways) และบทบาทของมันในกระบวนการทางสรีรวิทยาต่างๆ นอกจากนี้ ยังใช้ในการศึกษาทางเภสัชวิทยาเพื่อประเมินประสิทธิภาพและความจำเพาะของยาใหม่ที่เล็งเป้าไปที่ตัวรับโคลิเนอร์จิก สนับสนุนการพัฒนาการรักษาโรคทางระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer's disease) และไมแอสทีเนีย กรavis (myasthenia gravis) การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการทดสอบในหลอดทดลอง (in vitro assays) ซึ่งช่วยในการจำลองคุณสมบัติการจับตัวรับและการกระตุ้น (receptor binding and activation properties)