ฟีนิลอะซีติลคลอไรด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตยาและสารเคมีละเอียด มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์ยาปฏิชีวนะกลุ่มเพนิซิลลินและเซฟาโลสปอริน โดยทำปฏิกิริยากับสารประกอบอะมิโนเพื่อสร้างพันธะอะไมด์ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการเตรียมสารหอมและสารแต่งกลิ่นรส โดยมีส่วนช่วยในการสังเคราะห์สารประกอบเช่น ฟีนิลเอทิลแอลกอฮอล์ ซึ่งพบได้ทั่วไปในน้ำหอม ในด้านสารเคมีเกษตร ถูกนำมาใช้ในการสร้างสารกำจัดวัชพืชและยาฆ่าแมลง ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์และอะมีนยังทำให้มีคุณค่าในเคมีโพลิเมอร์สำหรับการปรับเปลี่ยนหรือเชื่อมขวางโพลิเมอร์