ฟทาลิไมด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์ยาต่างๆ โดยเฉพาะในการผลิต thalidomide ซึ่งใช้ในการรักษามะเร็งบางชนิดและโรคเรื้อน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการผลิตเคมีภัณฑ์เกษตร เช่น สารกำจัดวัชพืชและสารกำจัดเชื้อรา เนื่องจากความสามารถในการนำกลุ่มฟทาลิไมด์เข้าไปในสารประกอบอินทรีย์ สารอนุพันธ์ของฟทาลิไมด์ยังถูกนำไปใช้ในการผลิตสีย้อม สี และโพลิเมอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและประสิทธิภาพ ในเคมีอินทรีย์ มันทำหน้าที่เป็นบล็อกก่อสร้างที่หลากหลายสำหรับการเตรียมเอมีนและสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ผ่านกระบวนการเช่น การสังเคราะห์ Gabriel การประยุกต์ใช้นั้นขยายไปสู่สาขาวิทยาศาสตร์วัสดุ ซึ่งใช้ในการพัฒนาวัสดุประสิทธิภาพสูงและสารเคลือบ