N-Carbobenzoxy-DL-Leucine ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะในขั้นตอนการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันของกรดอะมิโน leucine ในระหว่างการสร้างสายเปปไทด์ เนื่องจากกลุ่ม carbobenzoxy (Cbz) ที่เชื่อมต่อกับ leucine สามารถป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาที่ไม่ต้องการในระหว่างการสังเคราะห์ และสามารถกำจัดออกได้ง่ายเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ นอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาทางชีวเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพใหม่ ๆ โดยเฉพาะในกระบวนการออกแบบและสังเคราะห์โมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางยา