Thiophene-3-sulfonyl chloride ใช้เป็นสารตั้งต้นหลักในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะในการเตรียมอนุพันธ์ซัลโฟนาไมด์ ซึ่งอนุพันธ์เหล่านี้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมสำหรับพัฒนายาที่มีคุณสมบัติต้านแบคทีเรีย ต้านไวรัส หรือต้านการอักเสบ นอกจากนี้ ยังใช้เป็นรีเอเจนต์ในการปรับเปลี่ยนโพลิเมอร์และวัสดุ เพื่อเพิ่มความต้านทานทางเคมีหรือฟังก์ชันการทำงาน การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการวิจัยสารเคมีเกษตร โดยใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบสำหรับการปกป้องพืชและการควบคุมศัตรูพืช ความตอบสนองของสารประกอบยังทำให้มีคุณค่าต่อการผลิตสีย้อมและเม็ดสีสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม