น้ำยาเฟนิลลิเธียมถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะฐานที่แรงและนิวคลีโอไฟล์ มีคุณค่าอย่างยิ่งในการก่อตัวพันธะคาร์บอน-คาร์บอน ทำให้จำเป็นในการเตรียมโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน หนึ่งในการประยุกต์ใช้หลักคือในการสังเคราะห์สารประกอบอะรีลผ่านปฏิกิริยาเช่น การเติมต่อกลุ่มคาร์บอนิล นำไปสู่การก่อตัวของแอลกอฮอล์หลังการไฮโดรไลซิส นอกจากนี้ยังถูกใช้ในการเตรียมสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิก ซึ่งเป็นสารกลางในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาต่างๆ เฟนิลลิเธียมยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมสำหรับการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) และในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการพัฒนาโพลิเมอร์ขั้นสูงและวัสดุฟังก์ชัน ความตอบสนองของมันกับฮาไลด์ทำให้เป็นสารเคมีหลักในปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนโลหะ-ฮาไลด์ สามารถสร้างสารออร์แกโนลิเธียมอื่นๆ ได้