N-2-Nitrophenylsulfenyl-L-leucine ถูกนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะในขั้นตอนการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโน เพื่อให้สามารถทำปฏิกิริยาเฉพาะที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังใช้ในงานวิจัยทางเคมีอินทรีย์เพื่อศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาและการสร้างพันธะเคมีที่ซับซ้อน ในด้านเภสัชกรรม อาจถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นหรือตัวกลางในการสังเคราะห์ยาหรือสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีโครงสร้างเฉพาะเจาะจง