NHS-PEG-NHS ถูกใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการเชื่อมโยงโมเลกุลทางชีวภาพ โดยเฉพาะในด้านชีวเคมีและเทคโนโลยีชีวภาพ เนื่องจากมีกลุ่ม NHS ที่สามารถทำปฏิกิริยากับกลุ่มอะมิโนบนโปรตีนหรือเปปไทด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถใช้ในการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างโมเลกุลต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ การใช้งานหลักรวมถึงการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุเพื่อเพิ่มความเข้ากันได้ทางชีวภาพ หรือการสร้างคอนจูเกตระหว่างโปรตีนกับโมเลกุลอื่น ๆ เช่น ยา หรือสารเรืองแสง นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการสร้างไฮโดรเจลหรือวัสดุนาโนสำหรับการนำส่งยาและการวินิจฉัยโรค ในงานวิจัยด้านเซลล์และเนื้อเยื่อ ยังถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของเซลล์บนพื้นผิวหรือเพื่อควบคุมการปลดปล่อยปัจจัยการเจริญเติบโต ซึ่งช่วยในการศึกษากระบวนการทางชีววิทยาและการพัฒนาวัสดุทางการแพทย์ขั้นสูง