2-azaspiro[5.5]undecane ถูกนำมาใช้หลักๆ ในด้านการสังเคราะห์อินทรีย์และเคมีทางการแพทย์ โครงสร้างสไปโรไซคลิกที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เป็นหน่วยย่อยที่มีคุณค่าต่อการพัฒนาโมเลกุลที่ซับซ้อน โดยเฉพาะในการออกแบบยา มันมักถูกใช้เป็นโครงสร้างหลักในการค้นพบยา ซึ่งโครงสร้างที่แข็งตัวสามารถช่วยในการสร้างสารประกอบที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีเกษตรและสารเคมีละเอียดอื่นๆ โดยที่คุณสมบัติทางโครงสร้างสามารถเพิ่มความเสถียรและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย นักวิจัยยังสำรวจศักยภาพในการสร้างวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะ โดยอาศัยสถาปัตยกรรมทางเคมีที่โดดเด่น