4-Chloroisoindoline เป็นสารตั้งต้นที่สำคัญในอุตสาหกรรมเคมีสังเคราะห์ โดยเฉพาะในการผลิตสารประกอบทางเภสัชกรรม เนื่องจากโครงสร้างของมันสามารถนำไปดัดแปลงเพื่อสร้างสารที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพได้หลากหลาย เช่น ยาต้านมะเร็ง ยาต้านจุลชีพ และยาแก้ปวด นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์สารอินทรีย์เชิงซ้อน เช่น ลิแกนด์ในปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา และการสร้างสารฟลูออเรสเซนต์สำหรับการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการ ด้วยคุณสมบัติที่เสถียรและสามารถทำปฏิกิริยาต่อได้ง่าย ทำให้มันเป็นสารสำคัญในงานวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ