กรดฟีนิลมาโลนิกใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีต่างๆ ในอุตสาหกรรมยา โดยเฉพาะการผลิตสารตั้งต้นสำหรับยารักษาโรค เช่น ยาต้านการอักเสบและยาต้านมะเร็ง นอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาและวิจัยทางเคมีเพื่อพัฒนาวิธีการสังเคราะห์สารใหม่ๆ ที่มีประสิทธิภาพสูง กรดนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการผลิตสารเคมีสำหรับอุตสาหกรรมโพลิเมอร์และวัสดุพิเศษ ซึ่งช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของผลิตภัณฑ์สุดท้าย