3-Methyl-2-phenylpentanoic acid ใช้หลักในด้านการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นบล็อกก่อสร้างสำหรับพัฒนาสารประกอบเคมีที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น โครงสร้างของมันซึ่งมีทั้งกลุ่มฟีนิลและกรดคาร์บอกซิลิก ทำให้เป็นสารกลางที่หลากหลายในการผลิตเภสัชภัณฑ์ โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) ที่ต้องการสเตอรีโอเคมีเฉพาะ นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในการวิจัยและพัฒนาวัสดุใหม่ โดยกรอบโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์สามารถมีส่วนในการสร้างโพลิเมอร์หรือสารเคลือบที่มีคุณสมบัติเฉพาะ ในงานเกษตรเคมี มันทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารกำจัดวัชพืชหรือยาฆ่าแมลง โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สุดท้าย