N-Methyl-L-isoleucine ถูกนำมาใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษากลไกการทำงานของโปรตีนและเอนไซม์ โดยเฉพาะในกระบวนการสังเคราะห์และปรับเปลี่ยนโครงสร้างของเปปไทด์และโปรตีน นอกจากนี้ยังมีการศึกษาเพื่อพัฒนายาใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการทำงานของเซลล์และระบบเมตาบอลิซึม การใช้สารนี้ช่วยให้เข้าใจถึงบทบาทของกรดอะมิโนที่ถูกปรับเปลี่ยนในกระบวนการทางชีวภาพต่าง ๆ ได้ดียิ่งขึ้น