1,3-Dinitrobenzene-d4 ใช้เป็นสารมาตรฐานภายในในการวิเคราะห์ทางเคมี โดยเฉพาะในสเปกโทรสโกปีมวลสาร (mass spectrometry) และสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) เพื่อการวิเคราะห์ปริมาณสารประกอบไนโตรอะโรมาติกอย่างแม่นยำ ช่วยในการศึกษาตัวอย่างสิ่งแวดล้อม โดยตรวจจับระดับร่องรอยของอนุพันธ์ไนโตรเบนซีนในน้ำ ดิน และอากาศ นอกจากนี้ยังใช้ในการวิจัยเพื่อทำความเข้าใจเส้นทางเมแทบอลิซึมและกลไกการย่อยสลายของมลพิษไนโตรอะโรมาติก รูปแบบดีเทอเรตของสารนี้ช่วยให้เกิดการแทรกแซงน้อยที่สุดในการทดลองติดฉลากไอโซโทป ส่งผลให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและเชื่อถือได้