O-Phenyl chlorothionoformate ใช้หลักในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในฐานะสารเคมีหลากหลายสำหรับนำกลุ่มฟีนิลไทโอ (phenylthio) เข้าสู่สารประกอบต่างๆ มีคุณค่าอย่างยิ่งในการเตรียมไทโอเอสเตอร์ (thioesters) ซึ่งเป็นสารกลางในการสังเคราะห์ยาเคมี สารเคมีเกษตร และสารเคมีละเอียดอื่นๆ นอกจากนี้ ยังเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญในการผลิตฮีเทอโรไซเคิลที่มีกำมะถัน (sulfur-containing heterocycles) ซึ่งมีความสำคัญในเคมียารักษาโรคสำหรับพัฒนายาที่มีศักยภาพในการบำบัด การตอบสนองต่อนิวคลิโอไฟล์ (nucleophiles) ทำให้มีประโยชน์ในการทำปฏิกิริยาครอสคัปเปลิง (cross-coupling reactions) และการปรับเปลี่ยนไบโอโมเลกุล (biomolecules) ซึ่งช่วยในการศึกษากลไกทางชีวเคมีและการพัฒนาสารชีวภาพที่ใช้งานได้ใหม่ๆ