ใช้เป็นตัวติดตามไอโซโทปที่เสถียรในงานวิจัยทางเมแทบอลิซึมและชีวเคมี เพื่อศึกษากลไกและเส้นทางการเกิดปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับน้ำ ช่วยให้สามารถติดตามอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจนได้อย่างแม่นยำในกระบวนการต่าง ๆ เช่น การสังเคราะห์แสง การหายใจ และปฏิกิริยาเอนไซม์ ใช้ในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซนานซ์ (NMR) เพื่อเพิ่มสัญญาณในสารประกอบที่ติดฉลากออกซิเจน-18 สนับสนุนการศึกษาทางวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมเพื่อติดตามการเคลื่อนที่และแหล่งกำเนิดของน้ำในระบบไฮโดรโลจี นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตเภสัชวิทยารังสีและในการติดฉลากไอโซโทปสำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมมวล เนื่องจากไอโซโทปออกซิเจน-18 และดิวเทอเรียมมีมวลมากกว่าน้ำปกติ จึงช่วยให้นักวิจัยสามารถติดตามเส้นทางของโมเลกุลน้ำในกระบวนการเมแทบอลิซึม การสังเคราะห์แสง หรือการไหลเวียนของน้ำในธรรมชาติได้อย่างแม่นยำ รวมถึงการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและกลไกของปฏิกิริยา โดยวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของไอโซโทปในผลิตภัณฑ์