4-Nitrosophenol ใช้หลักๆ เป็นสารกลางในการสังเคราะห์สีย้อมและเม็ดสี โดยเฉพาะในการผลิตสีย้อมอะโซ ซึ่งนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสิ่งทอ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารเคมีในงานสังเคราะห์อินทรีย์สำหรับการเตรียมสารประกอบเคมีต่างๆ ในเคมีวิเคราะห์ ใช้เป็นสารบ่งชี้สีเพื่อตรวจจับและวัดปริมาณสารเฉพาะ นอกจากนี้ยังใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อศึกษาปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน และเป็นสารตัวอย่างในงานศึกษากลศาสตร์ทางแสง