D-Lysine Methyl Ester Dihydrochloride ใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีเป็นรีเอเจนต์สำหรับศึกษากิจกรรมของเอนไซม์และปฏิกิริยาของโปรตีน ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นหรือตัวยับยั้งในขั้นตอนการทดสอบเอนไซม์ เพื่อช่วยทำความเข้าใจกลไกของเอนไซม์เฉพาะสำหรับไลซีน ในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับสร้างเปปไทด์ที่ถูกปรับแต่ง ซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนายาและการศึกษากลไกทางชีววิทยา นอกจากนี้ ยังใช้ในการเตรียมสารประกอบคีรัล เพื่อช่วยสำรวจสเตอรีโอเคมีในเคมีอินทรีย์และเคมียา การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงการพัฒนายาตัวแทนบำบัดที่มุ่งเป้าไปที่โรคที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมของไลซีน