3-Chloroacetylacetone ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางที่หลากหลายสำหรับการผลิตสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกต่างๆ มีคุณค่าอย่างยิ่งในการเตรียมเภสัชภัณฑ์ โดยเป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับยาที่มุ่งเป้าไปยังสาขาการรักษาหลากหลาย นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีเกษตร สนับสนุนการพัฒนายาฆ่าแมลงและวัชยากร ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์ทำให้มีประโยชน์ในการสร้างโมเลกุลซับซ้อนสำหรับการวิจัยและวัตถุประสงค์อุตสาหกรรม สารนี้ยังถูกนำมาใช้ในเคมีเชิงประสาน โดยช่วยในการก่อตัวของคอมเพล็กซ์โลหะสำหรับการประยุกต์ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา