Fmoc-isoleucinol ใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน โดยเฉพาะในกระบวนการเคมีของของแข็ง (Solid-phase peptide synthesis, SPPS) เนื่องจากกลุ่ม Fmoc (Fluorenylmethyloxycarbonyl) ทำหน้าที่เป็นกลุ่มป้องกันที่สามารถกำจัดออกได้ง่ายด้วยเบสอ่อน เช่น ไพเปอริดีน ทำให้สามารถสร้างสายเปปไทด์ตามลำดับที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังใช้ในการปรับเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลทางชีวภาพเพื่อศึกษาฟังก์ชันและปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนในงานวิจัยทางชีวเคมีและเภสัชวิทยา