3-(เมทอกซี-d₃)-โบรโมเบนซีน ใช้เป็นสารที่มีฉลากในสเปกโตรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) สำหรับศึกษาโครงสร้างและพลวัตของโมเลกุล ทำหน้าที่เป็นสารเดอเทอเรตในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในปฏิกิริยาที่ต้องการการติดฉลากไอโซโทปสำหรับการติดตามและการศึกษากลไก ใช้ในงานวิจัยเภสัชกรรมเพื่อพัฒนาและวิเคราะห์โมเลกุลยาที่มีเสถียรภาพและคุณสมบัติเมแทบอลิซึมที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังใช้ในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการสังเคราะห์โพลิเมอร์ขั้นสูงและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ การติดฉลากไอโซโทปช่วยในการศึกษาสิ่งแวดล้อมเพื่อติดตามเส้นทางย่อยสลายของสารประกอบอินทรีย์ เนื่องจากมีอะตอมเดอเทอเรียม (D) แทนที่ไฮโดรเจนในกลุ่มเมทอกซี ทำให้สามารถใช้เป็นสารมาตรฐานในการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคต่าง ๆ เช่น การวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโตรเมตรี (Mass Spectrometry) เพื่อศึกษาการเผาผลาญของยาในร่างกาย และในการศึกษากลไกทางเคมีและชีวเคมีที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน