3-Phenylpropionyl chloride ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์สำคัญในการนำกลุ่ม 3-phenylpropionyl เข้าสู่โมเลกุลต่างๆ มีการใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตยา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารอะซิเลติงเอเจนต์ นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมสารเคมีละเอียดและสารกลางสำหรับสารเคมีเกษตร สามารถทำปฏิกิริยากับเอมีนและแอลกอฮอล์เพื่อสร้างเอสเตอร์และอะไมด์ ซึ่งมีความสำคัญในการพัฒนาสารที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะเจาะจง ในงานวิจัย ใช้ในการปรับเปลี่ยนเปปไทด์และชีวโมเลกุลอื่นๆ เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและกิจกรรม