Tetramethyl-1,3-cyclobutanedione ใช้หลักๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารตั้งต้นที่หลากหลาย โดยทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการผลิตสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน โดยเฉพาะในการพัฒนายาและสารเคมีเกษตร โครงสร้างที่ไม่เหมือนใครของมันช่วยให้สามารถสร้างกรอบวงแหวนและวงแหวนหลายชั้น ซึ่งจำเป็นสำหรับการออกแบบและพัฒนายา นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีพิเศษและโพลิเมอร์ โดยที่ความตอบสนองและความเสถียรภายใต้สภาวะต่างๆ ทำให้เป็นส่วนประกอบที่มีค่า ในการวิจัย มักถูกใช้เพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและสำรวจเส้นทางสังเคราะห์ใหม่ในเคมีอินทรีย์ การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงวิทยาศาสตร์วัสดุ ที่ซึ่งมันมีส่วนช่วยในการพัฒนาวัสดุขั้นสูงที่มีคุณสมบัติเฉพาะ