L-Valine มีการใช้งานในหลายด้าน โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอาหารและยา ในอุตสาหกรรมอาหาร มันถูกใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อช่วยเสริมสร้างกล้ามเนื้อและฟื้นฟูร่างกายหลังการออกกำลังกาย นอกจากนี้ยังใช้ในอาหารสำหรับนักกีฬาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการฝึกซ้อม ในอุตสาหกรรมยา L-Valine เป็นส่วนประกอบสำคัญในยาบางชนิดที่ใช้รักษาโรคเกี่ยวกับระบบประสาทและกล้ามเนื้อ นอกจากนี้ยังมีการใช้ในกระบวนการผลิตสารชีวภาพและเป็นส่วนหนึ่งของสารอาหารในเซลล์เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ