ใช้ในงานวิจัยด้านชีวเคมีและเภสัชวิทยาเป็นหลัก โดยเฉพาะในการติดตามกระบวนการเมแทบอลิซึมของสารชีวโมเลกุลในระบบชีวภาพ เนื่องจากมีการแทนที่ด้วยดิวเทอเรียม (deuterium) ทำให้สามารถติดตามได้ด้วยเทคนิคต่างๆ เช่น mass spectrometry หรือ NMR spectroscopy นิยมใช้ในการศึกษาการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม การแสดงออกของยีน และกลไกการทำงานของยีนที่เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนายาที่มีเป้าหมายไปที่ดีเอ็นเอหรือกระบวนการซ่อมแซมดีเอ็นเอ โดยช่วยให้เข้าใจเสถียรภาพและพฤติกรรมของนิวคลีโอไทด์ที่มีการดัดแปลงในเซลล์