Diethyl 2-cyclobutylidenemalonate ใช้หลักในฐานะสารกลางที่หลากหลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ มีบทบาทสำคัญในการเตรียมโมเลกุลที่ซับซ้อน โดยเฉพาะในการสร้างวง cyclobutane ซึ่งมีคุณค่าในเคมีเภสัชกรรมและวิทยาศาสตร์วัสดุ พันธะคู่ที่ทำปฏิกิริยาและกลุ่มเอสเตอร์ทำให้เหมาะสำหรับปฏิกิริยา cycloaddition ซึ่งช่วยให้สร้างสารประกอบวงกลมที่หลากหลาย นอกจากนี้ ยังนำมาใช้ในการสังเคราะห์ยา สารเกษตร เคมีภัณฑ์ละเอียด โดยโครงสร้างช่วยให้ปรับแต่งเพิ่มเติมได้ การประยุกต์ใช้ขยายไปสู่การพัฒนาโพลิเมอร์และสารเคมีพิเศษ ซึ่งมีส่วนช่วยในการพัฒนาอุตสาหกรรมและการวิจัย