L-Norvaline tert-butyl ester hydrochloride ถูกนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี โดยเฉพาะในขั้นตอนการสร้างเปปไทด์และโมเลกุลทางชีวภาพที่ซับซ้อน เนื่องจากกลุ่ม tert-butyl ester ช่วยป้องกันกลุ่ม carboxyl ในระหว่างการทำปฏิกิริยา ทำให้สามารถควบคุมขั้นตอนการสังเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและยา โดยเฉพาะในกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนายาต้านมะเร็งและยาต้านไวรัส เนื่องจากโครงสร้างที่เอื้อต่อการปรับเปลี่ยนทางเคมีได้ง่าย