1-Methyl-d3-imidazole ถูกนำมาใช้เป็นสารตัวติดฉลากในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซนานซ์ (NMR) เพื่อช่วยในการศึกษากโครงสร้างและพลวัตของโมเลกุล เนื่องจากการแทนที่ด้วยเดยูเทอเรียม นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสร้างโมเลกุลซับซ้อน โดยเฉพาะในเภสัชกรรมและเกษตรเคมี การติดฉลากไอโซโทปที่เสถียรทำให้มีคุณค่าในการศึกษาการเผาผลาญและการติดตามเส้นทางชีวเคมี นอกจากนี้ยังเป็นสารตั้งต้นในการพัฒนาไอออนิกเหลว ซึ่งใช้ในแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การเร่งปฏิกิริยาและไฟฟ้าเคมี