กรดซัลฟิวริก-d2 ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีดิวเทอเรียม (deuterium) ซึ่งเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจน โดยมักใช้ในกระบวนการผลิตสารเคมีที่ต้องการติดฉลากด้วยดิวเทอเรียมสำหรับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ เช่น การวิจัยทางเภสัชวิทยาและเคมีวิเคราะห์ นอกจากนี้ยังใช้ใน NMR spectroscopy เพื่อเป็นตัวทำละลายหรือสารอ้างอิงในการวิเคราะห์โครงสร้างโมเลกุลของสารเคมี เนื่องจากดิวเทอเรียมมีสมบัติทางแม่เหล็กที่แตกต่างจากไฮโดรเจนทั่วไป ทำให้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวิเคราะห์