S-Butyrylthiocholine iodide ใช้หลัก ๆ ในงานวิจัยทางชีวเคมีเป็นสารตั้งต้นสำหรับเอนไซม์โคไลน์เอสเทอเรส โดยมีบทบาทสำคัญในวิธีทดสอบที่ออกแบบมาเพื่อวัดกิจกรรมของเอนไซม์เหล่านี้ โดยเฉพาะบิวทิรีลโคไลน์เอสเทอเรส โดยทำหน้าที่เป็นอะนาล็อกสังเคราะห์ของอะเซติลโคไลน์ ช่วยให้นักวิจัยศึกษาจลนศาสตร์เอนไซม์ การยับยั้ง และผลกระทบของสารประกอบต่าง ๆ ต่อกิจกรรมของโคไลน์เอสเทอเรส สารเคมีนี้ยังถูกนำมาใช้ในงานวินิจฉัยเพื่อตรวจหาและติดตามภาวะที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของโคไลน์เอสเทอเรส เช่น พิษจากยาฆ่าแมลงหรือโรคทางระบบประสาทบางชนิด ความจำเพาะและปฏิกิริยาของมันทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าทั้งในสถานวิชาการและคลินิก