วาเลโรอิลคลอไรด์ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตยาและสารเคมีทางการเกษตร มันถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาเอซิเลชันเพื่อนำกลุ่มวาเลโรอิลเข้าไปในสารประกอบต่างๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติทางเคมีหรือกิจกรรมทางชีวภาพ ในอุตสาหกรรมยา ถูกใช้ในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) และโมเลกุลยาอื่นๆ นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในการผลิตน้ำหอมและสารปรุงแต่งกลิ่นรส ซึ่งช่วยในการสร้างสารประกอบหอมเฉพาะ ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์และเอมีนทำให้มีคุณค่าในการผลิตเอสเตอร์และเอไมด์ ซึ่งจำเป็นในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ