ATPγS ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวเคมีในฐานะอนุภาคอะนาล็อกของ ATP ที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ ทำให้มีคุณค่าต่อการศึกษากระบวนการที่ขึ้นกับ ATP โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประโยชน์ในการทดสอบไคเนส ซึ่งทำหน้าที่เป็นซับสเตรตเพื่อตรวจสอบกิจกรรมของเอนไซม์โดยไม่ถูกย่อยสลาย คุณสมบัตินี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถดักจับและวิเคราะห์สถานะกลางของปฏิกิริยาเอนไซม์ นอกจากนี้ ATPγS ยังถูกใช้ในการศึกษากระบวนการส่งสัญญาณของตัวรับที่จับคู่กับโปรตีน G เนื่องจากสามารถกระตุ้นโปรตีน G โดยไม่ถูกทำให้ไม่ทำงานตามมา ยังถูกใช้ในการศึกษาการฟอสโฟรีเลชันของโปรตีนเพื่อสร้างโปรตีนที่ถูกฟอสโฟรีเลชันด้วยธิโอ ซึ่งต้านทานต่อฟอสฟาทาส ทำให้สามารถตรวจสอบผลกระทบของการฟอสโฟรีเลชันในช่วงเวลาที่ยาวนาน ในชีววิทยาโครงสร้าง ATPγS ช่วยในการทำให้โครงสร้างโปรตีนคอมเพล็กซ์คงตัวสำหรับการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอ็กซ์คริสตัลโลกราฟีหรือ cryo-EM การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการตรวจสอบโปรตีนที่จับนิวคลีโอไทด์ ช่องไอออน และการเผาผลาญพลังงานของเซลล์