Fmoc-N-methyl-L-valine ใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะในกระบวนการ Solid-phase peptide synthesis (SPPS) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ในการสร้างสายเปปไทด์อย่างมีประสิทธิภาพ กลุ่ม Fmoc ที่อยู่ในโครงสร้างทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกัน (protecting group) สำหรับหมู่อะมิโน ซึ่งสามารถกำจัดออกได้อย่างง่ายดายโดยใช้เบส เช่น ไพเปอรีดีน ทำให้สามารถควบคุมลำดับการต่อสายเปปไทด์ได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในงานวิจัยทางเคมีและชีววิทยา เพื่อศึกษาปฏิกิริยาและกลไกการทำงานของโปรตีนและเปปไทด์ในระบบต่าง ๆ