วาเลโรอิลคลอไรด์ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีหลายชนิดในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในกระบวนการผลิตยาและสารเคมีทางการเกษตร มันมักถูกนำไปใช้ในการสร้างพันธะเอไมด์ (amide bond) ในการสังเคราะห์เปปไทด์และโปรตีน นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น ยาต้านเชื้อแบคทีเรียและยาต้านไวรัส ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม วาเลโรอิลคลอไรด์อาจใช้เป็นสารปรับปรุงรสชาติหรือกลิ่น เนื่องจากสามารถเปลี่ยนเป็นสารประกอบที่มีกลิ่นหอมได้ นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในกระบวนการผลิตสารเคมีอื่น ๆ เช่น สารลดแรงตึงผิวและสารช่วยในการแปรรูปพลาสติก