ไนโตรไซโคลบิวเทนใช้หลัก ๆ ในการวิจัยและพัฒนาในสาขาเคมีอินทรีย์ โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งกลางที่มีคุณค่าการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนหลากหลาย โครงสร้างที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งมีกลุ่มไนโตรติดกับวงแหวนไซโคลบิวเทน ทำให้เหมาะสำหรับการศึกษาความเครียดของวงแหวนและปฏิกิริยาในระบบวงแหวนขนาดเล็ก สารประกอบนี้มักใช้ในการพัฒนายา โดยสามารถนำไปใช้ในการสร้างยารักษาใหม่ที่มีคุณสมบัติบำบัดที่เป็นไปได้ นอกจากนี้ ไนโตรไซโคลบิวเทนยังถูกสำรวจในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการออกแบบโพลิเมอร์และวัสดุขั้นสูงอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพเฉพาะ ความสามารถในการทำปฏิกิริยาของมันยังทำให้เป็นผู้สมัครสำหรับการใช้ในวัสดุพลังงาน ซึ่งสามารถมีส่วนร่วมในการพัฒนาวัตถุระเบิดหรือเชื้อเพลิงใหม่ โดยรวมแล้ว ไนโตรไซโคลบิวเทนเป็นสารเคมีที่หลากหลายที่มีการประยุกต์ใช้ทั้งในการวิจัยทางวิชาการและนวัตกรรมอุตสาหกรรม