DL-Leucinamide hydrochloride ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในงานวิจัยทางชีวเคมีในฐานะสารเคมีสำหรับการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยทำหน้าที่เป็นหน่วยย่อยในการผลิตเปปไทด์และโปรตีนต่างๆ เพื่อช่วยในการศึกษากลไกโครงสร้างและการทำงาน นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาทางเอนไซม์เพื่อทำความเข้าใจกลไกการโต้ตอบระหว่างเอนไซม์และสารตั้งต้น หน้าที่ของมันในการสังเคราะห์เปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพทำให้มีคุณค่าในงานวิจัยเภสัชวิทยา โดยเฉพาะในการพัฒนายาและสารรักษา สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาคิรัล ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แบบอะซิมเมตริกเพื่อผลิตสารประกอบที่มีเอนานติโอเมอร์บริสุทธิ์ นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการศึกษากลไกทางเมแทบอลิซึม เพื่อช่วยนักวิจัยสำรวจการเมแทบอลิซึมของกรดอะมิโนและผลกระทบต่อสุขภาพและโรค