L-Dihydroorotic acid ถูกใช้หลักๆ ในด้านชีวเคมีและการวิจัยทางการแพทย์ โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์ de novo ของนิวคลีโอไทด์ไพรีมีน ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ DNA และ RNA ทำให้มีคุณค่าในการศึกษาที่มุ่งเน้นไปที่เมแทบอลิซึมของเซลล์และเส้นทางสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายาที่เล็งเป้าไปที่เมแทบอลิซึมไพรีมีน โดยเฉพาะสำหรับภาวะเช่น มะเร็งและการติดเชื้อไวรัส ซึ่งการรบกวนการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์สามารถยับยั้งการเพิ่มจำนวนเซลล์หรือการจำลองแบบของไวรัสได้ ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ ยังถูกใช้ในการผลิตนิวคลีโอไซด์อะนาล็อก ซึ่งมีความสำคัญในการบำบัดต้านไวรัสและต้านมะเร็ง