4-chloro-d-phenylalanine ถูกนำมาใช้ในการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในด้านประสาทวิทยาและเภสัชวิทยา เนื่องจากมีคุณสมบัติในการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์บางชนิดที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารสื่อประสาท เช่น เซโรโทนิน ทำให้สามารถใช้ในการศึกษากลไกการทำงานของระบบประสาทและผลกระทบต่อพฤติกรรม นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการวิจัยโรคทางจิตเวช เช่น โรคซึมเศร้าและโรคเครียด เนื่องจากสามารถช่วยในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของสารสื่อประสาทในภาวะดังกล่าวได้