Thiomorpholine-2-carboxylic acid hydrochloride ใช้หลักๆ ในด้านการวิจัยและพัฒนายาเภสัชกรรม เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์สารประกอบชีวภาพต่างๆ โดยเฉพาะที่มุ่งเป้าไปยังโรคทางระบบประสาทและโรคเมแทบอลิซึม คุณสมบัติโครงสร้างทำให้มีคุณค่าในการออกแบบโมเลกุลที่มีผลทางรักษา เช่น ตัวยับยั้งเอนไซม์หรือตัวปรับตัวรับ นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมอนุพันธ์เปปไทด์และโมเลกุลขนาดเล็กอื่นๆ สำหรับโปรแกรมค้นพบยา การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงวิทยาศาสตร์วัสดุ ที่ใช้ในการพัฒนาโพลิเมอร์เฉพาะทางและสารเคลือบที่มีคุณสมบัติพิเศษ