ฟีนิลไอโซไทโอไซยาเนตใช้อย่างแพร่หลายในชีวเคมีสำหรับการกำหนดลำดับโปรตีน โดยเฉพาะในกระบวนการเอ็ดแมนดีเกรเดชัน (Edman degradation) ซึ่งทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโน N-เทอร์มินัลของเปปไทด์ ทำให้สามารถระบุกรดอะมิโนทีละขั้นตอนในโซ่โปรตีน สิ่งนี้ทำให้เป็นสารเคมีสำคัญในโปรตีโอมิกส์และการวิจัยชีววิทยาโมเลกุล นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสาร derivatization ในโครมาโทกราฟีเพื่อเพิ่มการตรวจจับและการแยกสารประกอบ ในอุตสาหกรรมสังเคราะห์อินทรีย์ ใช้เป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบเฮเทอโรไซคลิกและยา การใช้งานยังขยายไปสู่ศาสตร์วัสดุศาสตร์ โดยใช้ปรับเปลี่ยนพื้นผิวหรือโพลิเมอร์เพื่อคุณสมบัติเฉพาะ