ใช้เป็นสารที่มีฉลาก (labeled compound) ในการวิจัยและพัฒนา โดยเฉพาะในสาขายาและชีวเคมี ซึ่งสารที่มีฉลากดิวเทอเรียมมีความสำคัญต่อการศึกษาการเมแทบอลิซึมของยาและเภสัชจลนศาสตร์ (pharmacokinetics) ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์โมเลกุลซับซ้อน สนับสนุนการสร้างอนุพันธ์เดอเทอเรตของส่วนประกอบยาสำคัญที่ออกฤทธิ์ (active pharmaceutical ingredients) การประยุกต์ใช้ครอบคลุมการสเปกตรัม NMR เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างโมเลกุลและปฏิกิริยา เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของดิวเทอเรียม นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนาตัวแทนวินิจฉัยและการศึกษากลไกปฏิกิริยาเพื่อติดตามและทำความเข้าใจเส้นทางชีวภาพอย่างมีประสิทธิภาพ