เบนโซอิลโคลีนโบรไมด์เป็นสารเคมีพิเศษที่ใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมีเป็นสารตั้งต้น (substrate) สำหรับการทดสอบกิจกรรมของเอนไซม์โคลีนเอสเทอเรส เช่น อะซีติลโคลีนเอสเทอเรสและบิวทิริลโคลีนเอสเทอเรส ช่วยในการศึกษากิเนติกส์ของเอนไซม์ ความจำเพาะของสารตั้งต้น และกลไกการยับยั้ง ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนายารักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับระบบโคลินเออร์จิก เช่น โรคอัลไซเมอร์และโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (myasthenia gravis) นอกจากนี้ ยังใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาทางเภสัชวิทยาและสรีรวิทยาประสาทเพื่อสำรวจระบบโคลินเออร์จิกและผลกระทบของยาต่อการสลายสารสื่อประสาทในระบบประสาท