Phenylthiohydantoin-proline ใช้หลัก ๆ ในด้านการจัดลำดับเปปไทด์และโปรตีน มีบทบาทสำคัญในกระบวนการ Edman degradation ซึ่งเป็นวิธีการกำจัดและระบุกรดอะมิโนทีละขั้นจากปลาย N ของโพลีเปปไทด์ สารเคมีนี้ช่วยในการตัดและระบุเรซิเดューโปรลีนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมักยากต่อการวิเคราะห์เนื่องจากโครงสร้างวงแหวนที่ไม่เหมือนใคร การประยุกต์ใช้ของมันจำเป็นในงานวิจัยทางชีวเคมี โดยเฉพาะในการทำความเข้าใจโครงสร้าง หน้าที่ และปฏิกิริยาของโปรตีน นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยและยารักษาโดยช่วยให้การวิเคราะห์ลำดับโปรตีนที่แม่นยำ