(S)-2,3-ไดเมทิลบิวทาโนอิกแอซิด ถูกใช้หลักในการสังเคราะห์สารประกอบคิรัล โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับสารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม (APIs) คุณสมบัติคิรัลของมันทำให้มีคุณค่าในการผลิตยาที่บริสุทธิ์ทางเอนานติโอเมอร์ เพิ่มประสิทธิภาพและลดผลข้างเคียง นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนาสารเคมีเกษตร สนับสนุนการสร้างยาฆ่าแมลงหรือสารกำจัดวัชพืชที่มีประสิทธิภาพและเลือกสรรได้มากขึ้น ในงานวิจัยเคมีอินทรีย์ มันทำหน้าที่เป็นสารกลางที่หลากหลายในการสร้างโมเลกุลซับซ้อน โดยเฉพาะในการสังเคราะห์แบบอะซิมเมตริก การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงอุตสาหกรรมน้ำหอมและรสชาติ ซึ่งใช้ในการสร้างสารประกอบหอมเฉพาะเจาะจง