(S)-tert-Butyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate ถูกใช้หลักในการสังเคราะห์สารประกอบชิราล โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตยา โดยเฉพาะในการพัฒนาสารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรม (APIs) ที่มีข้อกำหนดทางสเตอริโอเคมีเฉพาะ ความเป็นชิราลของมันทำให้มีคุณค่าต่อการสังเคราะห์แบบอะซิมเมตริก ซึ่งช่วยในการสร้างสารที่มีเอนานติโอเมอร์บริสุทธิ์ นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในการเตรียมสารเคมีละเอียดและสารเคมีเกษตร ซึ่งการกำหนดค่าคอนฟิกูเรชันโมเลกุลที่แม่นยำมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพ ในงานวิจัย มักใช้เป็นบล็อกก่อสร้างสำหรับโมเลกุลออร์แกนิกที่ซับซ้อน ช่วยในการศึกษาปฏิกิริยาแบบสเตอริโอเซเลกทีฟและการพัฒนายาใหม่