3-Methyl-4-pentenoic acid ถูกนำไปใช้เป็นหลักในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตเภสัชภัณฑ์และสารเคมีเกษตร สารนี้ทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางสำคัญในการสร้างส่วนประกอบที่ใช้งานได้สำหรับยา รวมถึงยาที่กำหนดเป้าหมายการอักเสบและการติดเชื้อจากจุลินทรีย์ นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการพัฒนายาฆ่าหญ้าและยาฆ่าแมลง ซึ่งมีส่วนช่วยในการป้องกันพืชและเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของสารนี้ช่วยให้ทำหน้าที่เป็นบล็อกก่อสร้างในปฏิกิริยาอินทรีย์ สนับสนุนการสร้างโมเลกุลซับซ้อนที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะ ในงานวิจัย สารนี้ยังถูกใช้ในการศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาเส้นทางสังเคราะห์ใหม่ในเคมีอินทรีย์