4-Nitrobenzyl chloride ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีหลายชนิด โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยาและสารเคมีทางการเกษตร มันมักถูกนำไปใช้ในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ที่มีกลุ่มฟังก์ชัน nitrobenzyl ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางเคมี เช่น การป้องกันกลุ่มฟังก์ชันในปฏิกิริยาอินทรีย์ นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์สารสีและสารเรืองแสง รวมถึงเป็นสารกลางในการผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ เนื่องจากโครงสร้างของมันสามารถทำปฏิกิริยาได้หลากหลาย จึงเป็นที่นิยมในงานวิจัยและพัฒนาสารเคมีใหม่ๆ