3,5-Diiodo-L-tyrosine dihydrate ใช้ในการศึกษาทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการเมแทบอลิซึมของไอโอดีนและบทบาทของไทรอยด์ฮอร์โมนในร่างกาย นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ฮอร์โมนไทรอกซิน (Thyroxine) ซึ่งมีความสำคัญในการควบคุมการเจริญเติบโตและการเผาผลาญพลังงานของร่างกาย ในทางคลินิก สารนี้มีศักยภาพในการพัฒนายารักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับต่อมไทรอยด์ เช่น ภาวะไทรอยด์ทำงานน้อย (Hypothyroidism) และยังถูกใช้ในการวิจัยเพื่อพัฒนาวิธีการวินิจฉัยโรคไทรอยด์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น