4-Phenylazobenzoyl Chloride ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์สีย้อมอะโซ (azo dyes) ซึ่งถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสิ่งทอสำหรับการย้อมสีผ้า นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการเตรียมวัสดุผลึกเหลว (liquid crystalline materials) ซึ่งมีความสำคัญสำหรับเทคโนโลยีการแสดงผล เช่น LCDs นอกจากนั้น มันทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในสังเคราะห์อินทรีย์สำหรับการนำกลุ่ม phenylazo เข้าสู่สารประกอบต่างๆ ทำให้สามารถศึกษาคุณสมบัติโฟโตโครมิก (photochromic) และเทอร์โมโครมิก (thermochromic) ได้ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การวิจัยในโมเลกุลสวิตช์ (molecular switches) และเซ็นเซอร์ เนื่องจากพฤติกรรมที่ตอบสนองต่อแสง