ใช้ในงานวิจัยทางเคมีและชีววิทยาโดยเฉพาะในเทคนิค NMR (Nuclear Magnetic Resonance) เพื่อการวิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุล เนื่องจากมีการแทนที่ไฮโดรเจนด้วยดิวเทอเรียม ทำให้ลดสัญญาณรบกวนจากโปรตอนในตัวทำละลาย ช่วยให้ได้สเปกตรัมที่ชัดเจนยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวทำละลายในปฏิกิริยาเคมีที่ต้องการควบคุมการแลกเปลี่ยนไอโซโทป หรือศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยา (kinetic isotope effects) ได้อย่างแม่นยำ