กรดวาเลริกถูกใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมน้ำหอมและเครื่องสำอาง เนื่องจากมีกลิ่นเฉพาะตัวที่สามารถนำไปปรับแต่งให้เป็นกลิ่นผลไม้หรือกลิ่นดอกไม้ได้ นิยมใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเอสเทอร์ เช่น บิวทิลวาเลเรต และเอทิลวาเลเรต ซึ่งเป็นสารให้กลิ่นในอาหารเทียมและผลิตภัณฑ์ดูแลร่างกาย นอกจากนี้ ยังใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตพลาสติกและเรซินเป็นตัวทำละลายหรือสารช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุ บางครั้งมีการนำไปใช้ในงานวิจัยด้านชีวเคมีเพื่อศึกษากระบวนการเมแทบอลิซึม และมีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหรือเภสัชภัณฑ์ในอนาคต