ใช้เป็นหลักเป็นสารมาตรฐานภายในที่ติดฉลากสำหรับการวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโตรเมตรีและนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) โครงสร้างเดอทีเรียมช่วยให้แยกแยะจากสารที่ไม่ติดฉลากในส่วนผสมที่ซับซ้อนได้ชัดเจน เพิ่มความแม่นยำในวิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาณ นิยมใช้ในงานวิจัยเภสัชกรรมและการศึกษาเมแทบอลิซึมที่ต้องการการติดตามเส้นทางเคมีอย่างแม่นยำ ความบริสุทธิ์ของไอโซโทปสูงช่วยลดการรบกวนและเพิ่มความไวในการตรวจจับ นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรมที่ติดฉลากเดอทีเรียม (deuterated APIs) เพื่อศึกษาการเผาผลาญและความเสถียรของยา