DL-丝氨醇广泛应用于现代医药非离子型造影剂工业合成、皮肤屏障仿生神经酰胺制造、治疗性抗肿瘤药物与抗生素全合成、核酸寡核苷酸高阶修饰以及环保水性聚氨酯高分子改性等重要领域。在现代医学影像制药工业中，该物质是生产碘普罗胺、碘佛醇及碘必乐等重磅非离子型X射线CT造影剂不可替代的核心亲水侧链原料，通过其伯氨基与三碘三羧酸芳香母核发生高选择性酰胺化偶联，将两个高亲水性醇羟基精确引入造影剂外周，大幅提升造影剂分子的水溶性并显著降低水溶液的渗透压和化学毒性，保障了临床注射给药的安全性和体内快速代谢清除；在功效护肤与生物化学领域，它是全合成天然鞘氨醇与拟神经酰胺的核心手性衍生砌块，用于构筑修护人体表皮角质层脂质屏障的功能性活性物；在基因药物与核酸化学中，其作为双功能亲水连接臂被广泛引入寡核苷酸固相合成载体中，用于荧光探针标记及靶向反义寡核苷酸链端保护；此外，在特种高分子工程中，其作为亲水性扩链剂用于制备高回弹亲水聚氨酯涂料与生物相容性医用高分子膜。
