L-丙氨酸是天然、綠色的食品添加劑，可增強鮮味，調和咸味和酸味，緩和辣味、苦味和澀味等，起到柔和食品整體口感的作用，還具有誘發出食物素材本身美味的效果，并且不含鈉離子，更加安全健康。丙氨酸廣泛添加至魚露、醬油、咸味香精、清酒等產品，還可用于咸菜、海產品等的生產。
L-丙氨酸是蛋白質中含量高的氨基酸之一，具有特殊的甜味和香味，能與其他呈香味的物質混合，使之顯出更的香味。與其他增味劑相比，L-丙氨酸*之處在于其參與體內氨基的循環、氨基酸與糖元的轉換，具有重要的應用價值，也是構成食物美味的要素。
丙氨酸常與L-谷氨酸鈉、甘氨酸一起作為美味調味料使用，丙氨酸還有緩沖酸堿、螯合重金屬以及防止其他氨基酸褐變的作用，已在日本、韓國等國家普遍用作營養強化劑和調味劑。
L-丙氨酸是合成維生素B6、丙谷二肽等重要醫藥的原料，作為營養強化劑或補充劑，可用于制備氨基酸注射液，同時也是抗菌藥氧氟沙星、高血壓治療藥依那普利以及新型丙肝治療藥索非布韋、新型多發性硬化癥治療藥醋酸格拉替雷等的重要原料。
L-丙氨酸是天然、健康的護肝配方成分，能有效降低酒精中毒的程度，可用于配制護肝解酒和抗疲勞的保健品。研究表明，L-丙氨酸在藥物緩釋劑領域、糖尿病藥物領域和原發性肝癌藥物領域也具有巨大的潛在應用空間。
日化領域
L-丙氨酸可用于合成綠色環保的溫和氨基酸表面活性劑。相較于傳統的表面活性劑，此類溫和氨基酸表面活性劑在達到傳統的有機化學表面活性劑的相同效果的同時，對環境友好，對人體健康，具有良好的去污、乳化、滲透能力，以及優良的爽膚、保濕能力，適用于敏感性皮膚及嬰幼兒。
L-丙氨酸可用于生產新型綠色螯合劑。傳統螯合劑主要是三聚磷酸鈉（STPP）和乙二胺四乙酸（EDTA），STPP進入湖泊和河流會導致水體富營養、藻類大量繁殖，從而破壞整個水體生態系統，EDTA不易生物降解，在水體中長期存在，擴大重金屬對水體和土壤的污染。STPP和EDTA在歐美發達國家正逐步被限用或禁用。
其他領域
L-丙氨酸作為一種機體需要的氨基酸，在動物體內氨基酸代謝方面具有非常重要的意義。在動物飼糧中添加一定量的L-丙氨酸，可以促進動物生長，緩解應激以及預防疾病；L-丙氨酸可用于制備新型環保的除草劑及其他農藥產品；L-丙氨酸還可作為單體化合物用于制備可降解生物材料。在上述各領域中，L-丙氨酸已在歐盟被認可并廣泛使用。
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