ใช้เป็นตัวทำละลายเดยูเทอเรตในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซนานซ์ (NMR) ซึ่งช่วยในการวิเคราะห์โครงสร้างโมเลกุลโดยให้พื้นหลังที่ไม่รบกวน นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารประกอบที่ติดฉลากเพื่อติดตามกลไกและเส้นทางการเกิดปฏิกิริยา ในงานวิจัยเภสัชกรรม ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานภายในที่ติดฉลากไอโซโทปเสถียรสำหรับการวิเคราะห์ปริมาณที่แม่นยำในสเปกโทรเมตรีมวล นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการศึกษากระบวนการเมแทบอลิซึม ซึ่งอะตอมเดยูเทอเรียมช่วยในการติดตามปฏิกิริยาชีวเคมีอย่างละเอียด