4-fluoroisoindoline ถูกใช้หลัก ๆ ในงานวิจัยและพัฒนายาในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์สารประกอบชีวภาพต่าง ๆ โครงสร้างของมันมีคุณค่าในการสร้างโมเลกุลที่มีศักยภาพในการรักษา โดยเฉพาะยาที่เล็งเป้าไปยังโรคทางระบบประสาทและมะเร็ง นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เพื่อนำกลุ่มฟลูออรีนเข้าไป ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและการดูดซึมทางชีวภาพของยาที่เป็นผู้สมัคร การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่ศาสตร์วัสดุศาสตร์ ที่ซึ่งมันมีส่วนช่วยในการออกแบบโพลิเมอร์ขั้นสูงและสารเคมีพิเศษ