ไดไฮโดรไทมีนใช้หลักในงานวิจัยทางชีวเคมี โดยเฉพาะการศึกษากลไกการซ่อมแซม DNA และการเมแทบอลิซึมของไพริมิดีน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของ DNA และ RNA สารนี้ทำหน้าที่เป็นสารกลางในเส้นทางสลายตัวของไทมีน ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจว่าหน่วยย่อยนิวคลีโอไทด์ถูกประมวลผลและนำกลับมาใช้ใหม่ในเซลล์อย่างไร สารประกอบนี้ยังมีคุณค่าในการศึกษาด้านเอนไซม์ โดยใช้ในการตรวจสอบกิจกรรมและความจำเพาะของเอนไซม์ เช่น ไดไฮโดรไพริมิดีนดีไฮโดรเจนเนส นอกจากนี้ ไดไฮโดรไทมีนยังมีบทบาทในงานวิจัยทางการแพทย์ โดยเฉพาะในการทำความเข้าใจความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมของไพริมิดีน และในการพัฒนาการรักษาสำหรับภาวะเช่นมะเร็ง ซึ่งการเมแทบอลิซึมของนิวคลีโอไทด์มักถูกมุ่งเป้าไปที่ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงการสังเคราะห์อนุพันธ์และตัวยับยั้งสำหรับวัตถุประสงค์ทางบำบัดและวินิจฉัย