N,N'-Bis(4-chlorophenyl)thiourea ใช้เป็นสารเคมีที่มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์สารเคมีอื่นๆ โดยเฉพาะในกระบวนการผลิตยาและสารเคมีเกษตร รวมถึงสารกำจัดศัตรูพืชและสารป้องกันเชื้อรา ซึ่งช่วยในการพัฒนายาและสารป้องกันพืชที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในงานวิจัยทางเคมีเชิงประสาน โดยทำหน้าที่เป็นลิกานด์ในการสร้างคอมเพล็กซ์กับโลหะ เพื่อสำรวจกระบวนการเร่งปฏิกิริยาใหม่และวัสดุ การประยุกต์ใช้ในงานวิจัยยังขยายไปสู่การศึกษาสารยับยั้งการกัดกร่อน ซึ่งช่วยพัฒนาสารประกอบที่ป้องกันโลหะจากการเสื่อมสภาพในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางเคมีและชีวภาพของสารประกอบไทโอยูเรีย โดยเฉพาะการทดสอบฤทธิ์ต้านจุลชีพและการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อรา และอาจใช้เป็นส่วนประกอบในกระบวนการผลิตวัสดุโพลีเมอร์หรือสารเคลือบผิวที่มีความทนทานสูง