N-Fmoc-(S)-3-fluorohomophenylalanine ใช้หลักในการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะในวิธีการสังเคราะห์เปปไทด์แบบของแข็ง (Solid-phase peptide synthesis, SPPS) กลุ่ม Fmoc (fluorenylmethyloxycarbonyl) ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกันสำหรับกลุ่มอะมิโน เพื่อให้เกิดการถอดป้องกันอย่างเลือกสรรระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ การรวมอะตอมฟลูออรีนในอนุพันธ์ของ phenylalanine ช่วยเพิ่มความเสถียรของเปปไทด์และสามารถมีอิทธิพลต่อกิจกรรมทางชีวภาพ ทำให้มีคุณค่าต่อการพัฒนายาเพปไทด์และโปรบทางชีวเคมี สารนี้ยังถูกนำมาใช้ในงานวิจัยเพื่อศึกษาการโต้ตอบของเอนไซม์และการจับกับตัวรับ เนื่องจากอะตอมฟลูออรีนสามารถทำหน้าที่เป็นโปรบสเปกโทรสโกปีในงานศึกษา NMR ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลและพลวัต การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการออกแบบ peptidomimetics ซึ่งช่วยเลียนแบบโครงสร้างและหน้าที่ของเปปไทด์ธรรมชาติเพื่อวัตถุประสงค์ทางรักษา