4-tert-Butylbenzhydrazide ถูกใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารกลางสำคัญสำหรับการเตรียมอนุพันธ์ไฮดราซอนต่างๆ อนุพันธ์เหล่านี้มักนำไปใช้ในการพัฒนายา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีศักยภาพต้านการอักเสบ ต้านจุลินทรีย์ และต้านมะเร็ง นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสร้างสารเคมีเกษตร ซึ่งช่วยในการกำหนดสูตรยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช สารนี้ยังถูกใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาสารเคมีใหม่ที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะเจาะจง บทบาทในการสังเคราะห์เบส Schiff ยังขยายการประยุกต์ใช้ในวิทยาศาสตร์วัสดุ โดยเฉพาะในการออกแบบโพลิเมอร์การประสานและโครงสร้างโลหะ-อินทรีย์