L-Isoleucine-15N ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการวิจัยเมแทบอลิซึมและการศึกษาการติดตามไนโตรเจน เพื่อช่วยในการทำความเข้าใจการสังเคราะห์โปรตีนและเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโน โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีคุณค่าต่อการทดลองการติดฉลากไอโซโทป ซึ่งช่วยในการติดตามการรวมตัวของไนโตรเจนเข้าไปในโปรตีนและชีวโมเลกุลอื่นๆ สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาทางโภชนาการเพื่อตรวจสอบบทบาทของกรดอะมิโนจำเป็นในอาหารและสุขภาพ นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยและยารักษา โดยเฉพาะในสาขาที่มุ่งเน้นไปที่ความผิดปกติทางเมแทบอลิซึมและภาวะที่เกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้อ คุณสมบัติไอโซโทปเสถียรของมันทำให้เป็นเครื่องมือสำคัญในการสเปกโทรสโกปี NMR และสเปกโทรเมตรีมวลเพื่อการวัดวิเคราะห์ที่แม่นยำ