กรด 5-ฟีนิลวาเลริก ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับการผลิตสารประกอบเภสัชภัณฑ์ต่างๆ โดยทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) และมักใช้ในการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปที่โรคทางระบบประสาทและโรคหัวใจและหลอดเลือด นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมสารเคมีละเอียดและวัสดุพิเศษ สนับสนุนการสร้างโพลิเมอร์และวัสดุขั้นสูงอื่นๆ กลุ่มฟีนิลอะโรมาติกและหน้าที่กรดคาร์บอกซิลิกทำให้เป็นสารเคมีที่หลากหลายในการแปลงเคมี ช่วยให้เกิดโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน