ไทโอฟอสจีนถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นตัวทำปฏิกิริยาหลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะสำหรับการนำกลุ่มไทโอคาร์บอนิลเข้าไป มันเป็นส่วนประกอบพื้นฐานที่สำคัญในการเตรียมสารประกอบที่มีกำมะถันหลากหลาย รวมถึงไอโซไทโอไซยาเนต ไทโอยูเรีย ไทโออะไมด์ และสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกเช่นไทอะโซลและไดไทโอคาร์บาเมต สารอนุพันธ์เหล่านี้มีการประยุกต์ใช้ในเภสัชภัณฑ์ สารเคมีเกษตร และสีย้อม

ในการเคมีเภสัช ไทโอฟอสจีนช่วยในการสังเคราะห์โมเลกุลที่มีกิจกรรมทางชีวภาพและสารกลางยา เนื่องจากความสามารถในการสร้างพันธะคาร์บอน-กำมะถันที่เสถียร มันยังถูกนำมาใช้ในการผลิตโพลิเมอร์เฉพาะทางและยาฆ่าแมลง ซึ่งหน้าที่ไทโอคาร์บอนิลช่วยเพิ่มความเสถียรทางเคมีและกิจกรรมทางชีวภาพ

เนื่องจากความไวต่อปฏิกิริยาสูงและความเป็นพิษรุนแรง การใช้งานมักถูกจำกัดอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมในห้องปฏิบัติการอุตสาหกรรมและวิจัย การจัดการอย่างปลอดภัยเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับลักษณะที่ระเหยง่ายและอันตราย