1,4-Dibromobenzene-d4 ใช้หลักๆ เป็นสารประกอบเดยูเทอเรียมในงานวิจัยและการวิเคราะห์ต่างๆ การติดฉลากเดยูเทอเรียมทำให้เป็นเครื่องมือที่มีค่าในการสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารมาตรฐานภายในหรือวัสดุอ้างอิงเพื่อให้แน่ใจในการวัดและวิเคราะห์โครงสร้างเคมีที่ถูกต้อง นอกจากนี้ ยังใช้ในการศึกษาสเปกโทรเมตรีมวลสารเพื่อติดตามและระบุสารประกอบในส่วนผสมที่ซับซ้อน โดยใช้คุณสมบัติไอโซโทปเพื่อเพิ่มความไวในการตรวจจับ ในสังเคราะห์อินทรีย์ มันทำหน้าที่เป็นอนุภาคไอโซโทปที่เสถียรเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและจลนศาสตร์ โดยเฉพาะในกระบวนการฮาโลเจนเนชัน การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการพัฒนายาและสารเคมีเกษตร ซึ่งช่วยในการตรวจสอบเส้นทางเมแทบอลิซึมและกระบวนการย่อยสลาย