(S)-(-)-3-เมทิล-1-เพนทานอล ใช้หลักในการสังเคราะห์สารเคมีละเอียดและเป็นสารกลางในปฏิกิริยาอินทรีย์ มีบทบาทสำคัญในการผลิตสารประกอบคีรัล โดยเฉพาะในเภสัชกรรม ซึ่งสเตอรีโอเคมีของมันมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของยาบางชนิด นอกจากนี้ ยังใช้ในอุตสาหกรรมน้ำหอมเพื่อสร้างโปรไฟล์กลิ่นเฉพาะตัว สนับสนุนการพัฒนากลิ่นซับซ้อนในน้ำหอมและเครื่องสำอาง การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงห้องปฏิบัติการวิจัย ซึ่งใช้ในการศึกษาการสังเคราะห์แบบอะซิมเมตริกและการพัฒนากระบวนการเร่งปฏิกิริยาใหม่