Boc-D-Ser-OH เป็นสารเคมีที่ใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันกลุ่มฟังก์ชันไฮดรอกซิล (-OH) ของเซรีนในระหว่างการสังเคราะห์ เนื่องจากมีกลุ่ม Boc (tert-butoxycarbonyl) ที่สามารถป้องกันกลุ่มเอมีนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถควบคุมขั้นตอนการสร้างพันธะเปปไทด์ได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังใช้ในงานวิจัยทางเภสัชวิทยาเพื่อพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยเฉพาะในกลุ่มเปปไทด์ที่มีความสำคัญทางการแพทย์ เช่น ยาต้านมะเร็งหรือยาต้านจุลชีพ อีกทั้งยังมีบทบาทในการศึกษาสารชีวโมเลกุลและกระบวนการทางชีวเคมีอีกด้วย