N-Cbz-D-alanine ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนในกระบวนการทางเคมีอินทรีย์ โดยเฉพาะในขั้นตอนการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโน ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการเชื่อมต่อของกรดอะมิโนได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและยาชนิดต่าง ๆ รวมถึงการวิจัยทางเภสัชวิทยาเพื่อพัฒนายาใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูง