กรดวาเลริกถูกใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมน้ำหอมและเครื่องสำอาง เนื่องจากมีกลิ่นเฉพาะตัวที่สามารถนำไปปรับแต่งให้เป็นกลิ่นผลไม้หรือกลิ่นดอกไม้ได้เมื่อทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์เพื่อสร้างเอสเทอร์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีอื่น ๆ เช่น ยาและพลาสติกบางชนิด ในอุตสาหกรรมอาหาร ใช้ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อเพิ่มรสชาติ โดยเฉพาะในผลิตภัณฑ์ที่เลียนแบบรสของผลไม้หรือครีม ยังมีการศึกษาเกี่ยวกับฤทธิ์ทางชีวภาพของกรดวาเลริกในด้านสุขภาพ เช่น ฤทธิ์ต้านการอักเสบและผลต่อระบบประสาท ซึ่งอาจนำไปพัฒนาเป็นสารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรมในอนาคต