4-Methyl-5-nitroisoquinoline มีการใช้งานหลักในด้านการวิจัยทางเคมีและเภสัชวิทยา โดยเฉพาะในการศึกษาการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์และพัฒนายาใหม่ ๆ เนื่องจากโครงสร้างของมันสามารถเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างสารเคมีที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อทำความเข้าใจกลไกการเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ในกระบวนการสังเคราะห์สารเคมีที่ซับซ้อน