D-Threonine Methyl Ester Hydrochloride ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์เปปไทด์และสารประกอบชีวภาพอื่นๆ ที่มีกิจกรรมทางชีวภาพ สารนี้ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานที่สำคัญในการเตรียมโมเลกุลซับซ้อนสำหรับการวิจัยทางเภสัชศาสตร์ สารประกอบนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปยังเอนไซม์หรือตัวรับเฉพาะ เนื่องจากความสามารถในการกำหนดทิศทาง stereochemistry และเสริมสร้างการโต้ตอบระหว่างโมเลกุล นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการผลิตสารกลาง chiral ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างสารบริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์ การประยุกต์ใช้ขยายไปยังสาขาชีวเคมี โดยใช้ในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างและการทำงานของโปรตีน ช่วยในการเข้าใจเส้นทางและกลไกทางชีวเคมี