Phenol-3,5-D2 ใช้หลักในการวิจัยและพัฒนา โดยเฉพาะในสาขาเคมีอินทรีย์และสเปกโทรสโกปี โครงสร้างที่ติดฉลากด้วยดิวเทอเรียมทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการติดฉลากไอโซโทป ซึ่งช่วยติดตามกลไกและเส้นทางการเกิดปฏิกิริยา สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซนานซ์ (NMR) เป็นสารอ้างอิงหรือมาตรฐานภายใน เนื่องจากสัญญาณดิวเทอเรียมที่ชัดเจน ซึ่งช่วยในการวิเคราะห์โครงสร้างโมเลกุลและพลศาสตร์ นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบที่ติดฉลากดิวเทอเรียม ซึ่งจำเป็นสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ รวมถึงการศึกษาการเผาผลาญและการวิจัยทางเภสัชกรรม โดยเฉพาะในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มฟีนอล