Trimethylamine N-oxide dihydrate ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการวิจัยทางชีวภาพและเคมีในฐานะสารรักษาโครงสร้างสำหรับโปรตีนและเอนไซม์ โดยช่วยรักษาโครงสร้างดั้งเดิมของโปรตีนระหว่างการทดลอง โดยเฉพาะในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ denaturation หรือการพับตัวของโปรตีน ในสาขาเคมีชีวภาพ มันถูกนำมาใช้เป็น osmolyte เพื่อปกป้องเซลล์และส่วนประกอบของเซลล์จากความเครียดที่เกิดจากสภาวะแวดล้อมสุดขีด เช่น ความเค็มสูงหรืออุณหภูมิ นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นสารให้เมทิลในเส้นทางเมแทบอลิซึมต่างๆ ทำให้มีคุณค่าในการศึกษาการเมแทบอลิซึมของเซลล์และปฏิกิริยาเคมีชีวภาพ บทบาทในชีววิทยาทางทะเลก็สำคัญ โดยเกี่ยวข้องกับการควบคุมสมดุลน้ำและเกลือของสิ่งมีชีวิตในทะเล ช่วยให้พวกมันปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เค็มได้