(S)-Ethyl 2-hydroxy-4-phenylbutanoate ใช้ในการสังเคราะห์เภสัชภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นสารกลางในการผลิตสารประกอบชิรัล มีบทบาทในการพัฒนายาที่ขัดต่อโรคหัวใจและหลอดเลือดและความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลาง นอกจากนี้ ยังใช้ในการสร้างน้ำหอมและสารปรุงแต่งกลิ่นรส เนื่องจากมีกลิ่นหอมคล้ายเอสเตอร์ที่น่ารื่นรมย์

ในงานวิจัย ทำหน้าที่เป็นบล็อกก่อสร้างสำหรับโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน ช่วยในการศึกษาสเตอรีโอเคมีและปฏิกิริยาเอนานติโอเซล็กทีฟ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปยังเคมีเกษตร ที่ซึ่งมีส่วนช่วยในการกำหนดสูตรยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น