3-Methylbutane-1-sulfonyl chloride ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสาร sulfonating agent ซึ่งนำกลุ่ม sulfonyl เข้าไปในสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ทำให้เกิด sulfonamides, sulfonate esters และอนุพันธ์อื่นๆ ที่มี sulfonyl มีคุณค่าในการวิจัยเภสัชกรรมสำหรับปรับเปลี่ยนโมเลกุลยาเพื่อเพิ่มคุณสมบัติ เช่น ละลายน้ำได้ดี ความเสถียร หรือ bioavailability นอกจากนี้ ยังใช้ในการผลิต specialty chemicals รวมถึง surfactants และ polymers ที่ซึ่งกลุ่ม sulfonyl สำคัญต่อการทำงาน ความ reactive กับ amines และ alcohols ทำให้เป็น intermediate ที่ versatile ในการพัฒนา fine chemicals และ agrochemicals การจัดการที่เหมาะสมจำเป็นเนื่องจาก corrosive และ sensitive ต่อความชื้น อย่างไรก็ตาม ต้องระมัดระวังในการใช้งานเนื่องจากเป็นสารที่อาจก่อให้เกิดการระคายเคืองและเป็นอันตรายต่อผิวหนังหรือระบบทางเดินหายใจ