Z-Leu-ONp ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์เปปไทด์และสารประกอบทางเคมีที่มีโครงสร้างซับซ้อน โดยเฉพาะในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีที่ต้องการควบคุมการเกิดปฏิกิริยาอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาเอนไซม์และการวิเคราะห์ทางชีวเคมี เนื่องจากมีคุณสมบัติที่เหมาะสมในการเป็นสารทดสอบหรือสารตั้งต้นในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ในห้องปฏิบัติการ