N-Chloroacetylglycine ถูกนำมาใช้หลักๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารตั้งต้นที่หลากหลายสำหรับการเตรียมสารประกอบที่มีกิจกรรมทางชีวภาพต่างๆ มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในการพัฒนายา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสังเคราะห์ยาที่มีฐานเป็นเปปไทด์และตัวยับยั้งเอนไซม์ กลุ่ม chloroacetyl ที่มีปฏิกิริยาสูงช่วยให้สามารถจับคู่กับกรดอะมิโนหรือนิวคลีโอไฟล์อื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มีคุณค่าต่อการผลิตเปปไทด์หรือโปรตีนที่ถูกดัดแปลง นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในงานวิจัยเพื่อศึกษากลไกของเอนไซม์และปฏิกิริยาของโปรตีน เนื่องจากความสามารถในการดัดแปลงกลุ่มฟังก์ชันเฉพาะ ในบางกรณี ยังถูกใช้ในการพัฒนาสารเคมีเกษตร เพื่อสร้างยาฆ่าแมลงหรือสารกำจัดวัชพืชใหม่ๆ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่ศาสตร์วัสดุศาสตร์ ที่ซึ่งมันถูกสำรวจสำหรับการดัดแปลงโพลิเมอร์หรือพื้นผิวเพื่อมอบคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะ