4-Chloro-6-(phenyl-d5)-pyrimidine ถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในด้านเคมีอินทรีย์และชีวเคมี เพื่อศึกษาโครงสร้างและกลไกการทำงานของสารประกอบต่างๆ มักใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์โมเลกุลที่มีส่วนผสมของไพริมิดีน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในกระบวนการติดตามไอโซโทป (isotopic labeling) เพื่อติดตามปฏิกิริยาและกระบวนการทางเคมีในระบบชีวภาพได้อย่างแม่นยำ