4-Chloro-D-phenylalanine Hydrochloride ใช้หลักๆ ในสถานที่วิจัยเพื่อศึกษาการสังเคราะห์และการทำงานของเซโรโทนิน สารประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งแบบเลือกเฉพาะของทริปโตเฟน ไฮดรอกซิเลส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่รับผิดชอบการผลิตเซโรโทนิน มีคุณค่าในการศึกษาพฤติกรรมและทางประสาทเคมีเพื่อเหนี่ยวนำการขาดเซโรโทนินในโมเดลสัตว์ ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจบทบาทของเซโรโทนินในอารมณ์ ความวิตกกังวล และกระบวนการทางระบบประสาทอื่นๆ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาทางเภสัชวิทยาเพื่อสำรวจผลกระทบของการปรับเปลี่ยนเซโรโทนินต่อสภาวะทางสรีรวิทยาและพยาธิสภาพต่างๆ