ฟีนอกซาธีนถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน โดยเฉพาะในงานวิจัยด้านเภสัชกรรม ซึ่งโครงสร้างของมันช่วยให้สามารถพัฒนาสารที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพได้ ฟีนอกซาธีนและอนุพันธ์ของมันบางชนิดแสดงฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และมีศักยภาพในการนำไปใช้ในระบบป้องกันความเสียหายของเซลล์ นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในวัสดุอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ เช่น ในอุปกรณ์เรืองแสงหรือเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ เนื่องจากมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี