เมทิลีนไซโคลเฮกเซนใช้หลักๆ เป็นสารกลางในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตสารเคมีพิเศษและโพลีเมอร์ โครงสร้างของมันช่วยให้สามารถเข้าร่วมในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ เช่น การพอลิเมอไรเซชันและไฮโดรเจนเนชัน ทำให้มีคุณค่าในการสร้างเรซิน กาว และสารเคลือบผิว นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ยาและสารเคมีเกษตร ซึ่งวงแหวนไซโคลเฮกเซนสามารถดัดแปลงเพื่อผลิตโมเลกุลที่ซับซ้อน ในงานวิจัย มักใช้เป็นสารตัวอย่างเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและกระบวนการเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายแต่หลากหลาย