4-Ethyl-3-thiosemicarbazide ถูกใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เพื่อสร้างอนุพันธ์ thiosemicarbazide ต่าง ๆ ซึ่งมีคุณค่าในเคมีทางการแพทย์สำหรับการพัฒนาสารประกอบที่มีศักยภาพต้านไวรัส ต้านแบคทีเรีย และต้านมะเร็ง มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตสารประกอบเฮเตอโรไซคลิก ซึ่งมักถูกสำรวจสำหรับกิจกรรมทางชีวภาพ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในเคมีการประสานเพื่อสร้างคอมเพลกซ์โลหะที่สามารถศึกษาสำหรับการประยุกต์ใช้ด้านการเร่งปฏิกิริยาหรือวิทยาศาสตร์วัสดุ บทบาทของมันในการสังเคราะห์เบส Schiff ยังทำให้มีประโยชน์ในการออกแบบลิแกนด์สำหรับการตรวจจับและสกัดไอออนโลหะ