t-Butyl 4-bromobutanoate เป็นสารเคมีที่ใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะในขั้นตอนการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนและคาร์บอน-เฮเทอโรอะตอม มักใช้เป็นสารตั้งต้นในปฏิกิริยาออร์กาโนเมทัลลิก เช่น ปฏิกิริยากับรีเอเจนต์กริญญาร์ (Grignard reagent) เพื่อสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนขึ้น นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการผลิตยาและสารประกอบทางเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรม เนื่องจากกลุ่ม t-butyl ester ช่วยเพิ่มความเสถียรและความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการและการผลิตระดับอุตสาหกรรม