อะดีโนซีนถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในด้านหัวใจวิทยา ในฐานะยาต้านอาการหัวใจเต้นผิดจังหวะที่ออกฤทธิ์รวดเร็ว โดยฉีดเข้าหลอดเลือดดำเพื่อรักษาภาวะหัวใจเต้นผิดปกติบางชนิด เช่น ภาวะหัวใจเต้นเร็วเหนือหัวใจห้องบน โดยการชะลอการนำกระแสไฟฟ้าในหัวใจและช่วยคืนจังหวะการเต้นให้เป็นปกติ นอกจากนี้ อะดีโนซีนยังมีบทบาทในการวินิจฉัย เช่น การทดสอบความเครียดหัวใจ ซึ่งช่วยประเมินการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อหัวใจโดยเลียนแบบผลกระทบจากการออกกำลังกาย

ในการวิจัย อะดีโนซีนถูกศึกษาในบทบาทของการส่งสัญญาณในเซลล์ การอักเสบ และการถ่ายโอนพลังงาน โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับภาวะเช่น มะเร็ง โรคทางระบบประสาท และการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน นอกจากนี้ อะดีโนซีนยังเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิต ATP ซึ่งจำเป็นสำหรับพลังงานของเซลล์