tert-Butylurea ใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับเภสัชภัณฑ์และสารเคมีเกษตรกรรม ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารประกอบต่างๆ รวมถึงสารกำจัดวัชพืชและสารกำจัดเชื้อรา นอกจากนี้ยังใช้ในการพัฒนายาแบบยูรีโด (ureido-based) โดยเฉพาะในการบำบัดมะเร็งและการศึกษาการยับยั้งเอนไซม์ ความเสถียรและปฏิกิริยาของมันทำให้มีคุณค่าในการเคมีเปปไทด์สำหรับการปรับเปลี่ยนกรดอะมิโน นอกจากนี้ยังใช้ในการวิจัยเพื่อศึกษาการโต้ตอบของโปรตีนและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาเคมีเพื่อนำกลุ่ม tert-butyl เข้าไป