Fmoc-D-Phe-OH เป็นสารเคมีที่ใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ (peptide synthesis) โดยเฉพาะในวิธี solid-phase peptide synthesis (SPPS) ซึ่งเป็นเทคนิคที่นิยมใช้ในการสร้างเปปไทด์ในห้องปฏิบัติการ สารนี้ทำหน้าที่เป็นหน่วยสร้าง (building block) ที่มีกลุ่มป้องกัน Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) ซึ่งช่วยในการควบคุมขั้นตอนการสังเคราะห์อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ Fmoc-D-Phe-OH ยังถูกใช้ในการวิจัยและพัฒนายา เนื่องจากโครงสร้างของมันสามารถนำไปสร้างเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพเฉพาะทาง เช่น เปปไทด์ต้านมะเร็งหรือเปปไทด์ต้านจุลชีพ รวมถึงใช้ในการศึกษากลไกการทำงานของโปรตีนและเอนไซม์ในระดับโมเลกุล อีกทั้งยังมีการนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเวชภัณฑ์เพื่อผลิตสารตั้งต้นสำหรับยาชนิดต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับระบบประสาทและระบบฮอร์โมน เนื่องจาก Phe (phenylalanine) เป็นกรดอะมิโนที่สำคัญในกระบวนการทางชีววิทยาหลายอย่าง