น้ำออกซิเจนหนัก หรือที่รู้จักกันในชื่อน้ำที่เสริมอิโซโทปออกซิเจน-18 ถูกนำมาใช้หลักๆ ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ทางการแพทย์ ในงานวิจัย มันทำหน้าที่เป็นตัวติดตาม (tracer) ในการศึกษากระบวนการเมแทบอลิซึม ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงของอะตอมออกซิเจนในกระบวนการทางชีวภาพและเคมี ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งในการทำความเข้าใจกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ และพลวัตของวัฏจักรน้ำในการศึกษาสิ่งแวดล้อม ในสาขาการแพทย์ มันถูกใช้ในการถ่ายภาพด้วยโพซิตรอนเอมิชชันโทโมกราฟี (PET) เพื่อผลิตตัวติดตามรังสี เช่น ฟลูออรีน-18 ซึ่งมีความสำคัญในการวินิจฉัยและติดตามโรค เช่น มะเร็ง นอกจากนี้ ยังมีบทบาทในการพัฒนายา โดยช่วยในการศึกษาการเมแทบอลิซึมของยาและเภสัชจลนศาสตร์ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีค่าอย่างยิ่งในการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางการแพทย์