ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยเฉพาะในงานวิจัยด้านยา ซึ่งพบว่าสารอนุพันธ์จากธิโอยูเรียที่มีโครงสร้างคล้ายกันแสดงฤทธิ์ต้านจุลชีพ ต้านเชื้อรา และฤทธิ์ต้านการอักเสบ นิยมใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อพัฒนาสารใหม่ที่อาจนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยาในอนาคต นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นลิแกนด์ในการสร้างสารประกอบประสานกับโลหะทรานซิชัน ซึ่งมีศักยภาพในการใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือวัสดุเฉพาะทางในด้านเคมีอนินทรีย์และวัสดุศาสตร์