6-Chlorouracil ถูกนำมาใช้ในด้านการวิจัยทางการแพทย์และชีววิทยา โดยเฉพาะในการศึกษากลไกการทำงานของกรดนิวคลีอิกและกระบวนการสังเคราะห์ DNA และ RNA สารนี้มักถูกใช้เป็นสารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ไทมิดิลเลตซินเทส (thymidylate synthase) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ไทมิดีน (thymidine) ที่จำเป็นสำหรับการสร้าง DNA ดังนั้นจึงมีการศึกษาเพื่อประยุกต์ใช้ในด้านเคมีบำบัดสำหรับโรคมะเร็งและยาต้านไวรัส เนื่องจากสามารถรบกวนการสังเคราะห์ RNA และ DNA นอกจากนี้ 6-Chlorouracil ยังถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบอื่นๆ ที่มีศักยภาพทางเภสัชวิทยา ในด้านการเกษตร ยังมีการสำรวจเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งช่วยในการศึกษาสารกำจัดวัชพืชและสรีรวิทยาพืช สารนี้จึงมีความสำคัญทั้งในวิทยาศาสตร์การแพทย์และการเกษตร