L-Leucine-5,5,5-D3 ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยเมแทบอลิซึมและการศึกษาการสังเคราะห์โปรตีน รูปแบบ deuterated ของมันช่วยให้สามารถติดตามและวิเคราะห์เมแทบอลิซึมของ leucine ในระบบชีวภาพได้อย่างแม่นยำ ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการทดลอง labeling ไอโซโทป สารประกอบนี้มีประโยชน์โดยเฉพาะในการทำความเข้าใจการหมุนเวียนกรดอะมิโน การสลายโปรตีน และการสังเคราะห์โปรตีนกล้ามเนื้อทั้งในศึกษานอกเซลล์ (in vitro) และในสิ่งมีชีวิต (in vivo) นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการวิจัยโภชนาการเพื่อศึกษาผลกระทบของ leucine จากอาหารต่อสุขภาพกล้ามเนื้อและการฟื้นตัว นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็น internal standard ไอโซโทปที่เสถียรใน mass spectrometry สำหรับการวัดปริมาณ leucine อย่างแม่นยำในตัวอย่างชีวภาพที่ซับซ้อน