ใช้เป็นตัวทำละลายเดอทีเรียมในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) เพื่อให้สัญญาณอ้างอิงที่เสถียรและไม่สามารถแลกเปลี่ยนได้ อะตอมเดอทีเรียมช่วยลดการรบกวนพื้นหลัง เพิ่มความชัดเจนของสเปกตรัม ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์และวิจัยสำหรับการศึกษากโครงสร้างโมเลกุลและกลไกปฏิกิริยา ยังใช้ในงานศึกษาผลของไอโซโทปจลนศาสตร์ (kinetic isotope effect) ซึ่งการแทนที่ไฮโดรเจนด้วยเดอทีเรียมช่วยติดตามเส้นทางปฏิกิริยา เหมาะสำหรับใช้ในสเปกโทเมตรีมวลและการทดลองติดฉลากไอโซโทปเนื่องจากความเสถียรทางเคมีและรูปแบบเดอทีเรียมที่กำหนด