2,5-Difluoromandelic acid ถูกนำมาใช้หลักในการสังเคราะห์สารประกอบทางเภสัชกรรม โดยเฉพาะในการพัฒนาสารออกฤทธิ์ทางยา (APIs) โครงสร้างที่ไม่เหมือนใครซึ่งมีอะตอมฟลูออรีน ทำให้เป็นสารตั้งต้นที่มีคุณค่าต่อการสร้างยาที่ต้องการความเสถียรทางเมแทบอลิซึมและการดูดซึมทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้น สารประกอบนี้มักถูกนำมาใช้ในการผลิตยาแก้ปวดที่ไม่ใช่สเตียรอยด์ (NSAIDs) และตัวแทนบำบัดอื่นๆ ที่มุ่งเป้าไปที่การอักเสบและการจัดการความเจ็บปวด

นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการสังเคราะห์สารเคมีเกษตร สนับสนุนการพัฒนายาฆ่าแมลงและวัชยาใหม่ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น การประยุกต์ใช้ขยายไปยังวิทยาศาสตร์วัสดุ ซึ่งถูกใช้ในการเตรียมโพลิเมอร์พิเศษและสารเคลือบที่ได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติทางเคมีของมัน ในด้านเคมีอินทรีย์ สารนี้ยังถูกใช้เป็นรีเอเจนต์ในปฏิกิริยาต่างๆ เพื่อสร้างโมเลกุลที่มีโครงสร้างซับซ้อน ซึ่งเป็นประโยชน์ในการศึกษาวิจัยทางเคมีและชีวเคมี