L-NIO dihydrochloride ถูกใช้ในการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อเป็นสารยับยั้งเฉพาะเจาะจงของเอนไซม์ nitric oxide synthase (NOS) โดยเฉพาะในรูปแบบของ neuronal NOS (nNOS) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับไนตริกออกไซด์ (NO) การใช้สารนี้ช่วยในการศึกษาผลกระทบของ NO ในระบบประสาทและระบบอื่นๆ ของร่างกาย เช่น การอักเสบ การไหลเวียนเลือด และการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ นอกจากนี้ยังถูกนำไปใช้ในแบบจำลองการทดลองเพื่อเข้าใจกลไกของโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของระบบ NO เช่น โรคทางระบบประสาทและโรคหัวใจและหลอดเลือด