N-Me-Val-OH.HCl ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีนในห้องปฏิบัติการเคมี โดยเฉพาะในการสร้างสายเปปไทด์ที่ซับซ้อน เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ช่วยในการป้องกันกลุ่มฟังก์ชันที่ไม่ต้องการระหว่างการทำปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและยาชนิดต่าง ๆ โดยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความเฉพาะเจาะจงของกระบวนการสังเคราะห์ รวมถึงใช้ในการศึกษาวิจัยทางชีวเคมีเพื่อทำความเข้าใจกลไกการทำงานของเอนไซม์และโปรตีนในร่างกาย