2-Chloroadenosine hemihydrate ใช้ในการวิจัยทางเภสัชวิทยาและชีววิทยาโมเลกุลเพื่อศึกษากลไกการทำงานของรีเซพเตอร์ adenosine ในร่างกาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวิจัยเกี่ยวกับระบบประสาทและหัวใจ เนื่องจากสารนี้มีคุณสมบัติในการจับกับรีเซพเตอร์ adenosine ได้อย่างเฉพาะเจาะจง ซึ่งช่วยในการทำความเข้าใจบทบาทของ adenosine ในการควบคุมการทำงานของเซลล์และอวัยวะต่าง ๆ นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการพัฒนายาใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโรคทางระบบประสาทและโรคหัวใจอีกด้วย