(S)-4-Isobutylpyrrolidin-2-one ถูกนำไปใช้หลัก ๆ ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมในฐานะสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม (APIs) ต่าง ๆ โครงสร้าง chiral ของมันทำให้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการผลิตสารประกอบ enantiomerically pure ซึ่งมักจำเป็นสำหรับยาที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะ สารประกอบนี้ยังถูกใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เพื่อพัฒนาสารเคมีใหม่ ๆ (novel chemical entities) โดยเฉพาะในการวิจัยและพัฒนายาใหม่ นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในการเตรียมสารเคมีเกรดละเอียดและวัสดุพิเศษ ซึ่งคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของมันช่วยในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและประสิทธิภาพสูง