นิโทรเบนซีน-d5 ถูกใช้เป็นสารมาตรฐานภายในที่เป็นไอโซโทปเดยูเตอเรียมในการสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) และแมสสเปกโทรเมทรี เพื่อช่วยในการวัดปริมาณและระบุตัวตนของสารประกอบอย่างแม่นยำ ในงานวิจัย มันถูกนำมาใช้ในการศึกษากลไกปฏิกิริยาและจลนศาสตร์เนื่องจากการติดฉลากไอโซโทป ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมโมเลกุล นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาวัสดุขั้นสูงและอิเล็กทรอนิกส์ออร์แกนิก ซึ่งการวิเคราะห์โมเลกุลที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ การใช้ในเคมีวิเคราะห์ช่วยให้มีความแม่นยำสูงในการตรวจจับสารปริมาณร่องรอยในส่วนผสมที่ซับซ้อน