3-Nitrotyrosin dient in der Labormedizin als Biomarker von nitrosativem Stress. So werden erhöhte 3-Nitrotyrosinwerte mit einer Vielzahl an Multisystem-, kardiovaskulären und inflammatorischen sowie mit einigen neurologischen Erkrankungen in Zusammenhang gebracht. Die Reaktion des Peroxynitrits mit dem Phenolring der Aminosäure Tyrosin bringt die stabile Verbindung 3-Nitrotyrosin hervor, deren Produktion direkt mit dem anfallenden Peroxynitrit korreliert. Aus diesem Grund kann 3-Nitrotyrosin als Marker für in vivo entstandenes Peroxynitrit genutzt werden.