วิตามิน D4 ถูกใช้หลักๆ ในงานวิจัยเพื่อศึกษาผลกระทบและกลไกของสารประกอบวิตามิน D ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจบทบาทของวิตามิน D ในการดูดซึมแคลเซียม สุขภาพกระดูก และการควบคุมระบบภูมิคุ้มกัน นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาอาหารเสริมทางโภชนาการและอาหารที่เสริมสารอาหารเพื่อแก้ปัญหาการขาดวิตามิน D การประยุกต์ใช้ในทางเกษตรรวมถึงการเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของอาหารสัตว์ ส่งเสริมสุขภาพที่ดีของปศุสัตว์ วิตามิน D4 ยังทำหน้าที่เป็นสารอ้างอิงในเคมีวิเคราะห์สำหรับการระบุและวัดปริมาณอนุพันธ์วิตามิน D ในตัวอย่างต่างๆ