4-Thiothymidine เป็น nucleoside ที่ถูกดัดแปลง ใช้หลักในการวิจัยทางชีวเคมี โดยนำไปรวมเข้าในสาย DNA หรือ RNA เพื่อศึกษาการโต้ตอบและพลวัตของกรดนิวคลีอิก การดัดแปลงนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจโครงสร้างและหน้าที่ของกรดนิวคลีอิก โดยเฉพาะกลไกการจำลองและซ่อมแซม DNA นอกจากนี้ ยังใช้ในการศึกษากายภาพเคมีเนื่องจากสามารถดูดซับแสง UV ทำให้เป็นเครื่องมือสำคัญในการตรวจสอบปฏิกิริยาที่เกิดจากแสงในกรดนิวคลีอิก 4-Thiothymidine ยังมีศักยภาพเป็นยาต้านไวรัสและยารักษามะเร็งในการพัฒนายา โดยสำรวจคุณสมบัติพิเศษสำหรับการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์