Acetyl chloride-d3 ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นรีเอเจนต์ดีวเทอเรตในสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการเตรียมสารประกอบที่ติดฉลากดีวเทอเรียม มันทำหน้าที่เป็นตัวกลางสำคัญในการดีวเทอเรตของโมเลกุลอินทรีย์ต่างๆ ซึ่งช่วยให้สามารถศึกษากลไกปฏิกิริยาและเส้นทางเมแทบอลิซึมผ่านการติดฉลากไอโซโทป ในงานวิจัยเภสัชภัณฑ์ ถูกใช้ในการสังเคราะห์ยาที่ดีวเทอเรต ซึ่งสามารถแสดงความเสถียรเมแทบอลิซึมที่ดีขึ้นและคุณสมบัติเภสัชจลนศาสตร์ นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในสเปกโทรสโกปี NMR เป็นตัวติดฉลากเพื่อเพิ่มความละเอียดและการตีความสเปกตรัม การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงวิทยาศาสตร์วัสดุ ที่ซึ่งช่วยในการพัฒนาโพลิเมอร์ดีวเทอเรตและวัสดุขั้นสูงอื่นๆ สำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมเฉพาะทาง