Dimethyl 2-bromopentanedioate ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตยาและสารเคมีละเอียด มีบทบาทสำคัญในการเตรียมสารประกอบต่างๆ ผ่านปฏิกิริยา เช่น การแทนที่นิวคลีโอฟิลิกและการเอสเทอร์ification อะตอมโบรมีนของมันทำให้เป็นสารเคมีที่มีค่าต่อการนำเข้าหมู่ฟังก์ชันเข้าไปในโมเลกุลอินทรีย์ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์โครงสร้างซับซ้อน เช่น เฮเทอโรไซเคิล ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนายา หมู่เอสเตอร์ของมันยังทำให้เหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ในเคมีโพลิเมอร์ โดยสามารถทำหน้าที่เป็นมอนอเมอร์หรือสารเชื่อมขวาง