D-(-)-เซลโลไบโอสถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวเคมีในฐานะสารโมเดลเพื่อศึกษาการย่อยสลายเซลลูโลสและการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ โดยทำหน้าที่เป็นซับสเตรตสำหรับเอนไซม์ เช่น เซลลูเลส ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจกลไกการสลายเซลลูโลส ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ในอุตสาหกรรมอาหาร ถูกนำมาใช้เป็นสารให้ความหวานแคลอรีต่ำและพรีไบโอติกเพื่อส่งเสริมสุขภาพลำไส้โดยกระตุ้นการเจริญเติบโตของแบคทีเรียมีประโยชน์ นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาวัสดุย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารชีวภาพต่างๆ บทบาทในการศึกษาคุณสมบัติของพันธะไกลโคซิดิกยังช่วยพัฒนาวิทยาศาสตร์เคมีคาร์โบไฮเดรต