3-Chlorophenylglyoxal hydrate ใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตเภสัชภัณฑ์และสารเคมีเกษตรต่างๆ โดยเฉพาะมีคุณค่าต่อการสังเคราะห์สารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิก ซึ่งมักใช้ในการพัฒนายารักษาโรคระบบประสาทและโรคหัวใจและหลอดเลือด นอกจากนี้ ยังเป็นสารตั้งต้นในการผลิตสีย้อมและเม็ดสี ซึ่งช่วยในการย้อมสีสิ่งทอและพลาสติก ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับเอมีนและนิวคลิโอไฟล์อื่นๆ ทำให้เป็นสารเคมีที่หลากหลายในการสร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน