มาโลนาไมด์ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในด้านการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะส่วนประกอบพื้นฐานที่หลากหลายสำหรับการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน มันทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางสำคัญในการผลิตยา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ยาที่มุ่งเป้าไปที่โรคทางระบบประสาทและมะเร็ง ความสามารถในการสร้างคอมเพล็กซ์ที่เสถียรกับไอออนโลหะทำให้มีคุณค่าในเคมีเชิงประสาน ซึ่งถูกนำมาใช้ในการพัฒนาแคทาลิสต์และสารจับโลหะ นอกจากนี้ สารอนุพันธ์ของมาโลนาไมด์ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาสารเคมีเกษตร เช่น สมุนไพรกำจัดวัชพืชและยาฆ่าแมลง เนื่องจากมีกิจกรรมทางชีวภาพ ในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุ มันมีส่วนช่วยในการสร้างโพลิเมอร์และเรซินที่มีคุณสมบัติทางความร้อนและกลไกที่ปรับปรุงแล้ว การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงเคมีวิเคราะห์ ซึ่งถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการตรวจจับและวัดปริมาณสารประกอบเฉพาะ นอกจากนี้ ในอุตสาหกรรมเคมี มักใช้เป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์สารเคมีอื่นๆ เช่น สารป้องกันแสง UV หรือสารเติมแต่งในพลาสติก เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุ และยังมีการใช้ในกระบวนการแยกสาร เช่น การแยกโลหะหายากหรือไอโซโทป เนื่องจากมีความสามารถในการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนกับโลหะได้ดี