ใช้ในงานวิจัยด้านเคมีอินทรีย์เป็นตัวตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีการติดตามไอโซโทป ช่วยให้สามารถติดตามเส้นทางของปฏิกิริยาเคมีได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะในงานศึกษาเชิงกลไกของปฏิกิริยา เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยเดอทีเรียม ทำให้มีน้ำหนักโมเลกุลต่างจากสารตั้งต้นปกติ จึงสามารถแยกและตรวจวัดได้ง่ายด้วยเทคนิคต่างๆ เช่น mass spectrometry หรือ NMR นอกจากนี้ยังใช้เป็นมาตรฐานภายในในงานวิเคราะห์เชิงปริมาณเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดค่า