3-คลอโรเฮกเซนเป็นคลอไรด์อัลคิลระดับรองที่ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารเคมีและสารตั้งต้นสำหรับการเตรียมโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ในงานวิจัยห้องปฏิบัติการ มันทำหน้าที่เป็นสารตัวอย่างสำหรับศึกษากลไกปฏิกิริยาการแทนที่ (SN1/SN2) และการกำจัด (E1/E2) เนื่องจากโครงสร้างคาร์บอนระดับรอง นอกจากนี้ยังอาจมีการประยุกต์ใช้เฉพาะทางในการสังเคราะห์ยา สารเคมีละเอียด หรือเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการแปลงอินทรีย์เฉพาะ แม้ว่าจะไม่ใช่สินค้าอุตสาหกรรมทั่วไป