L-天门冬氨酸在医药、食品和化工等方面有着广泛的用途。在医面，是氨基酸制剂的主要成分，是L-天门冬氨酸钾、镁、钙、天门冬酰氨多种药物的合成原料；

在食品工业方面，L-天门冬氨酸是一种良好的营养增补剂，添加于各种清凉饮料；是糖代用品阿斯巴甜的主要生产原料；

在化工方面，可以作为制造合成树脂的原料，大量用于合成环保材料聚天门冬氨酸；亦可作为化妆品的营养性添加剂等。

天冬氨酸能调节脑和神经的代谢功能，其左旋体L- 天冬氨酸广泛用做氨，肝机能促进剂，疲劳恢复剂等医药用品和各种清凉饮料的添加剂;其外消旋体DL- 天冬氨酸(DL-Asp)可用于合成DL- 天冬氨酸钾镁盐(脉安定)，可用于、、、、、肝炎和等。DL- 天冬氨酸还可作为合成多肽的原料，它的氨基酸的取代衍生物(NMDLA)可以作为神经类和大脑的药物，如天冬氨酸的衍生物N- 甲基-D- 天冬氨酸(NMDA)能明显增强视神经单元放电单元的兴奋作用，可作为哺乳动物中枢中重要的递质受体之一。