2,4-Dibromotoluene ใช้หลักๆ เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตสารประกอบเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้น มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการผลิตยา เคมีเกษตร และสีย้อม ในอุตสาหกรรมยา ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) ที่ต้องการสารประกอบอะโรมาติกที่มีโบรมีน นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาสารเคมีพิเศษ รวมถึงสารกันไฟ เนื่องจากมีปริมาณโบรมีน บทบาทในงานวิจัยและพัฒนาก็มีความสำคัญ โดยมักใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาการจับคู่ข้าม (cross-coupling reactions) และการแปลงอินทรีย์อื่นๆ