N,N'-Dibenzoylhydrazine ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการเตรียมสารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิกต่างๆ เป็นสารกลางสำคัญในการพัฒนายา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ยาที่มีศักยภาพต้านการอักเสบ ต้านจุลินทรีย์ และต้านมะเร็ง นอกจากนี้ ยังใช้ในการผลิตสารเคมีเกษตร สนับสนุนการสร้างยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช บทบาทในเคมีโพลิเมอร์ก็สำคัญ ช่วยพัฒนาวัสดุขั้นสูงที่มีคุณสมบัติทางกลและความร้อนเฉพาะ นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาสารเคมีใหม่ๆ