ใช้เป็นตัวทำละลายเดอทีเรียมในสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ นิวเคลียสเดอทีเรียมไม่รบกวนสัญญาณโปรตอน NMR ทำให้ได้พื้นหลังสเปกตรัมที่ชัดเจน นอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาอิทธิพลไอโซโทปจลนศาสตร์และเป็นตัวติดตามในงานวิจัยเมแทบอลิซึม เนื่องจากมีความเสถียรและตรวจจับได้ง่าย ใช้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์สำหรับการสอบเทียบและล็อกสัญญาณในเครื่อง NMR