Xanthosine dihydrate ใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีและการศึกษาทางเภสัชวิทยา ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์และนิวคลีโอไซด์ต่างๆ ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจกระบวนการของเซลล์และกลไกทางพันธุกรรม ในสาขาเอนไซมวิทยา ใช้ในการศึกษากิจกรรมของเอนไซม์ เช่น xanthosine phosphorylase ซึ่งมีบทบาทในเมแทบอลิซึมของพิวรีน นอกจากนี้ ยังนำมาใช้ในการพัฒนายาต้านไวรัสและยาต้านมะเร็ง เนื่องจากสามารถดัดแปลงเพื่อสร้างสารประกอบที่รบกวนการจำลองตัวของไวรัสหรือการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง บทบาทในเส้นทางเมแทบอลิซึมยังทำให้มีคุณค่าในการตรวจสอบความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมของพิวรีน เช่น โรคเกาต์หรือกลุ่มอาการ Lesch-Nyhan