trans-4-Cyclohexyl-L-proline ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในด้านการวิจัยและพัฒนายา เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของมันสามารถปรับปรุงความเสถียรและประสิทธิภาพของเปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการออกแบบยาเพื่อเพิ่มความจำเพาะเจาะจงต่อเป้าหมายทางชีวภาพ นอกจากนี้ยังใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น ยาต้านมะเร็งและยาต้านไวรัส อีกทั้งยังมีบทบาทในการพัฒนายาที่เกี่ยวข้องกับระบบประสาทและโรคทางพันธุกรรมอีกด้วย