2-Chloro-3-(methyl-d3)-pyrazine ใช้ในการวิจัยทางเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษาโครงสร้างและกลไกการทำงานของสารต่างๆ โดยเฉพาะในกระบวนการเมแทบอลิซึมและการติดตามโมเลกุลที่มีการติดฉลากด้วยดิวเทอเรียม สารนี้มักถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีความซับซ้อน และเป็นสารตั้งต้นในการพัฒนายาหรือสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีความแม่นยำสูง นอกจากนี้ยังถูกใช้ในงานวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อตรวจสอบและวัดปริมาณสารในตัวอย่างต่างๆ ด้วยเทคนิคเช่น mass spectrometry