Fmoc-Leu-OH ถูกใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้เทคนิค Solid-phase peptide synthesis (SPPS) ซึ่งเป็นวิธีการที่นิยมในการสร้างเปปไทด์อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวสารนี้ทำหน้าที่เป็นหน่วยสร้าง (building block) ที่สำคัญในการเชื่อมต่อกรดอะมิโน leucine เข้ากับสายเปปไทด์ที่กำลังสังเคราะห์ โดยกลุ่ม Fmoc (Fluorenylmethyloxycarbonyl) ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกัน (protecting group) ที่สามารถกำจัดออกได้ง่ายในขั้นตอนต่อไปของการสังเคราะห์ ทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อกรดอะมิโนจะเกิดขึ้นอย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ Fmoc-Leu-OH ยังถูกนำไปใช้ในการวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยา เพื่อพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพใหม่ๆ ที่มีโครงสร้างเปปไทด์เป็นพื้นฐาน