กรด (2S,3R)-3-ไฮดรอกซี่พิรโรลิดีน-2-คาร์บอกซิลิก ถูกใช้หลักๆ ในด้านการวิจัยและพัฒนายา มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีกิจกรรมทางชีวภาพต่างๆ โดยเฉพาะสารที่เล็งเป้าไปที่โรคทางระบบประสาทและโรคที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญ โครงสร้างแบบคีเรลของมันทำให้มีคุณค่าต่อการสร้างยาที่บริสุทธิ์แบบเอนานติโอเมอร์ เพิ่มประสิทธิภาพและลดผลข้างเคียง นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการผลิตยาที่มีฐานเป็นเปปไทด์ ซึ่งช่วยเพิ่มความหลากหลายทางโครงสร้างและความเสถียรของโซ่เปปไทด์ สารประกอบนี้ยังถูกสำรวจในการพัฒนายับยั้งเอนไซม์ โดยใช้ประโยชน์จากความสามารถในการโต้ตอบกับจุดออกฤทธิ์ของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางโรค การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการสังเคราะห์อินทรีย์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับโมเลกุลซับซ้อนในเคมียารักษาโรค