2-deoxy-D-glukóza je molekula glukózy, která má 2-hydroxylovou skupinu nahrazenou vodíkem, takže nemůže podstoupit další glykolýzu. Glukózová hexokináza tuto látku zachycuje ve většině buněk (s výjimkou jater a ledvin) tak, že vytváří dobrý marker pro využití tkáňové glukózy a aktivitu hexokinázy. Mnoho nádorů má zvýšenou hladinu vychytávání glukózy a hexokinázy. 2-deoxyglukóza značená tritiem nebo uhlíkem-14 byla oblíbeným ligandem pro laboratorní výzkum na zvířecích modelech, kde je distribuce hodnocena krájením tkáně následovaným autoradiografií, někdy souběžně s konvenční nebo elektronovou mikroskopií.
2-DG je vychytáván přenašeči glukózy v buňce. Proto buňky s vyšším vychytáváním glukózy, například nádorové buňky, mají také vyšší vychytávání 2-DG. Vzhledem k tomu, že 2-DG brzdí růst buněk, bylo navrženo jeho použití jako léčby nádorů a 2-DG je ve skutečnosti v klinických studiích Není však zcela jasné, jak 2-DG inhibuje růst buněk. Skutečnost, že glykolýza je inhibována 2-DG, se nezdá být dostačující k vysvětlení, proč 2-DG léčené buňky přestávají růst
Práce na ketogenní dietě jako léčbě epilepsie zkoumaly roli glykolýzy v nemoci. 2-deoxyglukóza byla navržena Garriga-Canutem a spol. jako napodobenina ketogenní diety a ukazuje velký příslib jako nový antiepileptický lék. Autoři naznačují, že 2-DG částečně působí tak, že snižuje expresi Brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Takové použití komplikuje skutečnost, že 2-deoxyglukóza má určitou toxicitu.
V živých systémech, například v lékařském zobrazování (PET skenování), se používá fluorodeoxyglukóza, kdy je jeden z 2-vodíků 2-deoxy-D-glukózy nahrazen izotopem fluoru-18 vyzařujícím pozitron, který vyzařuje párové gama paprsky, což umožňuje, aby byla distribuce sledovacího zařízení snímána externí gama kamerou (gama kamerami). To se ve stále větší míře provádí souběžně s funkcí CT, která je součástí stejného PET/CT přístroje, aby se umožnila lepší lokalizace rozdílů v příjmu glukózy v malém objemu tkání.