3,5-Difluorophenylhydrazine hydrochloride ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารกลางสำคัญในการเตรียมสารประกอบเฮเตโรไซคลิกต่าง ๆ โดยเฉพาะมีค่ามากในการสังเคราะห์อนุพันธ์อินโดล ซึ่งเป็นโครงสร้างสำคัญในเภสัชภัณฑ์และสารเคมีเกษตร สารนี้ยังใช้ในการพัฒนาสีและเม็ดสีเนื่องจากความสามารถในการสร้างสารอะโซที่เสถียร นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อศึกษาการตอบสนองและกลไกที่อิงจากไฮดราซีน สนับสนุนความก้าวหน้าในเคมียารักษาและวิทยาศาสตร์วัสดุ รวมถึงการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ทางยา เช่น ยาต้านมะเร็งหรือยาต้านไวรัส เนื่องจากโครงสร้างของมันสามารถเป็นพื้นฐานในการสร้างโมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพได้