Fmoc-L-allo-isoleucine ใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์ในกระบวนการ solid-phase peptide synthesis (SPPS) โดยทำหน้าที่เป็นหน่วยสร้างเปปไทด์ที่ป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโนด้วยกลุ่ม Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) ซึ่งสามารถกำจัดออกได้ง่ายด้วยเบส ทำให้เหมาะสำหรับการสร้างเปปไทด์ที่มีความซับซ้อนและยาว นอกจากนี้ยังใช้ในงานวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษาคุณสมบัติและปฏิกิริยาของเปปไทด์หรือโปรตีนเฉพาะเจาะจง