อะเซทิลไทโอยโคลีน ไอโอไดด์ ใช้หลักๆ ในงานวิจัยทางชีวเคมีเป็นสารตั้งต้นสำหรับเอนไซม์โคลีนเอสเทอเรส โดยมีบทบาทสำคัญในการศึกษากิจกรรมของเอนไซม์ โดยเฉพาะในวิธีทดสอบที่วัดการทำงานของอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสและบิวทิรีลโคลีนเอสเทอเรส เอนไซม์เหล่านี้มีความสำคัญในระบบประสาท และการยับยั้งของมันเป็นกลไกหลักในยาฆ่าแมลงบางชนิดและสารประสาท การใช้สารเคมีนี้ นักวิจัยสามารถประเมินประสิทธิภาพของสารยับยั้งและพัฒนาการรักษาที่เป็นไปได้สำหรับภาวะเช่นโรคอัลไซเมอร์ ซึ่งกิจกรรมโคลีนเอสเทอเรสถูกขัดขวาง นอกจากนี้ ยังใช้ในการย้อมสีฮิสโตเคมีคอลเพื่อระบุตำแหน่งกิจกรรมโคลีนเอสเทอเรสในเนื้อเยื่อ ช่วยในการศึกษากโครงสร้างทางประสาทและหน้าที่ของมัน