L-Valine methyl ester hydrochloride ถูกนำไปใช้ในหลายด้านของอุตสาหกรรมเคมีและชีววิทยา โดยเฉพาะในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการพัฒนายาและสารชีวเคมี นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในปฏิกิริยาเคมีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความเฉพาะเจาะจงของสารที่ต้องการ ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม อาจใช้เป็นส่วนประกอบในการผลิตสารให้กลิ่นรสหรือสารเติมแต่งที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพ