ใช้ในงานวิจัยด้านชีวเคมีและเภสัชกรรมเป็นหลัก โดยเฉพาะในการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน เนื่องจากสามารถแทรกเข้าไปในโครงสร้างของโปรตีนแทนฟีนิลอะลานีนตามธรรมชาติได้ ทำให้สามารถติดตามหรือปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของโปรตีนได้ เช่น ใช้ในการศึกษาการพับตัวของโปรตีน การทำงานของเอนไซม์ หรือการโต้ตอบระหว่างโปรตีนกับโมเลกุลอื่น

นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนายา โดยเฉพาะยาที่มีเป้าหมายเป็นโปรตีนเฉพาะ ซึ่งการใส่สารอนุพันธ์นี้เข้าไปสามารถเพิ่มความเสถียร ความจำเพาะ หรือลดการสลายตัวของโมเลกุลยาได้ ยังมีการใช้ในงานภาพถ่ายทางชีววิทยา (biological imaging) เนื่องจากหมู่ฟลูออรีนสามารถใช้ในการตรวจจับด้วยเทคนิค NMR หรือ PET scan ได้

นอกจากนี้ ใช้ในการสังเคราะห์สารกลางทางเภสัชกรรม โดยเฉพาะในพัฒนาเปปไทด์และโปรตีนที่ fluorinated เพื่อศึกษาความสัมพันธ์โครงสร้าง-กิจกรรม การแทนที่ด้วยฟลูออรีนช่วยเพิ่มความเสถียรทางเมแทบอลิซึมและอิทธิพลโครงสร้าง ทำให้มีคุณค่าในเคมีเภสัชกรรมสำหรับออกแบบโมเลกุลชีวภาพที่มีกิจกรรม และใช้ในการวิจัยกลไกเอนไซม์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเภสัชจลนศาสตร์ของยาที่มีฐานเป็นเปปไทด์