2-Bromo-5-phenyl-1,3,4-thiadiazole ใช้หลักๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการเตรียมสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกต่างๆ โครงสร้างของมันมีคุณค่าต่อเคมีทางการแพทย์ในการพัฒนายาใหม่ โดยเฉพาะในการสร้างโมเลกุลที่มีคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์ ต้านเชื้อรา หรือต้านมะเร็ง นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการสังเคราะห์เซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์และวัสดุเรืองแสง เนื่องจากแกน thiadiazole ที่อุดมด้วยอิเล็กตรอน ความสามารถในการทำปฏิกิริยาของมันยังเหมาะสำหรับปฏิกิริยาครอส-คัปปลิ้ง ซึ่งช่วยในการสร้างโครงสร้างอินทรีย์ที่ซับซ้อน