Fmoc-D-4-Hydroxyphenylglycine ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ในฐานะหน่วยสร้าง (building block) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคนิคการสังเคราะห์เปปไทด์แบบของแข็ง (solid-phase peptide synthesis; SPPS) เนื่องจากมีกลุ่มป้องกัน Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) ซึ่งสามารถกำจัดออกได้อย่างง่ายดายภายใต้สภาวะเบสอ่อน ๆ สารประกอบนี้มักถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนที่มีความซับซ้อน โดยเฉพาะเมื่อจำเป็นต้องรวมกรดอะมิโนแบบ D หรือสารตกค้างที่มีหมู่ฮydroxyl

การประยุกต์ใช้ของมันขยายไปสู่การพัฒนายาเปปไทด์ วัสดุชีวภาพ (biomaterials) และเครื่องมือวิจัย โดยที่การควบคุมโครงสร้างและหน้าที่ของเปปไทด์อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษากลไกของเอนไซม์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน-โปรตีน รวมถึงการสร้างห้องสมุดเปปไทด์ (peptide libraries) สำหรับการค้นพบยา