5-Fluoroquinoxaline ถูกนำไปใช้เป็นสารกลางสำคัญในสาขาเคมียา สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบเภสัชภัณฑ์ต่างๆ โครงสร้างของมันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนาสารต้านจุลชีพที่ขัดต่อการติดเชื้อแบคทีเรีย สารเหล่านี้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียหลายชนิดเนื่องจากมีฤทธิ์ออกฤทธิ์กว้าง นอกจากนี้ สารอนุพันธ์ของ 5-Fluoroquinoxaline ยังถูกสำรวจสำหรับศักยภาพในการวิจัยต้านมะเร็ง โดยศึกษาความสามารถในการยับยั้งเอนไซม์หรือเส้นทางเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มจำนวนเซลล์มะเร็ง การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การวิจัยสารเคมีเกษตร ที่ซึ่งมันถูกใช้ในการพัฒนายาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชใหม่ๆ โดยอาศัยคุณสมบัติทางเคมีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความเลือกสรร