DL-β-ฟีนิลอะลานีนถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมในฐานะสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ยาต่างๆ โดยเฉพาะยาที่มุ่งเป้าไปยังภาวะทางระบบประสาทและจิตใจ มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการผลิต L-DOPA ซึ่งเป็นยาสำคัญสำหรับการจัดการโรคพาร์กินสัน นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายากลุ่มยับยั้งการดูดซึมเซโรโทนิน (antidepressants) และสาร psychoactive อื่นๆ เนื่องจากบทบาทในการควบคุมสารสื่อประสาท ในงานวิจัย DL-β-ฟีนิลอะลานีนถูกใช้ในการศึกษากิจกรรมของเอนไซม์และเส้นทางเมแทบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโน นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการผลิตอาหารเสริมที่มุ่งเน้นการปรับปรุงอารมณ์และการทำงานของสมอง