4-bromopyrimidine-2-d ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีและยา โดยเฉพาะในกระบวนการสร้างโมเลกุลที่มีโครงสร้าง pyrimidine ซึ่งพบในสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด เช่น ยาต้านไวรัส ยาต้านมะเร็ง และยาต้านจุลชีพ นอกจากนี้ยังใช้ในการวิจัยทางเคมีเพื่อพัฒนาสารประกอบใหม่ที่มีศักยภาพในการรักษาโรคและการศึกษากลไกทางชีวเคมี