O-Benzyl-L-serine ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยทำหน้าที่เป็นรูปแบบที่ได้รับการป้องกันของเซรีน กลุ่มเบนซิลทำหน้าที่เป็นหน่วยป้องกัน ป้องกันปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ สารประกอบนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการสังเคราะห์เปปไทด์แบบเฟสตะกอน (SPPS) ซึ่งจำเป็นต้องมีการถอดการป้องกันแบบเลือกสรรเพื่อสร้างโครงสร้างเปปไทด์ที่ซับซ้อน นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาสารประกอบทางเภสัชกรรม โดยเฉพาะในการสร้างยาที่มีฐานจากเซรีนหรือตัวยับยั้งเอนไซม์ นอกจากนี้ O-Benzyl-L-serine ยังถูกใช้ในการวิจัยทางชีวเคมีเพื่อศึกษากลไกของเอนไซม์และปฏิกิริยาระหว่างโปรตีน เนื่องจากความสามารถในการเลียนแบบเซรีนตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ ความเสถียรและปฏิกิริยาของมันทำให้เป็นสารกลางสำคัญในการประยุกต์ใช้เคมีอินทรีย์และเคมีทางการแพทย์