ฟีนิลไอโซไทโอไซยาเนตถูกใช้อย่างแพร่หลายในชีวเคมีสำหรับการเรียงลำดับกรดอะมิโนในโปรตีน โดยทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโน N-terminal ของเปปไทด์หรือโปรตีนภายใต้สภาวะอัลคาไลน์ สร้างอนุพันธ์ฟีนิลไทโอคาร์บามอยล์ จากนั้นอนุพันธ์นี้สามารถถูกตัดขาดภายใต้สภาวะกรด เพื่อให้สามารถระบุกรดอะมิโนได้ กระบวนการนี้เป็นขั้นตอนสำคัญในวิธีการ Edman degradation ซึ่งเป็นเทคนิคหลักสำหรับการวิเคราะห์โปรตีน

นอกจากการเรียงลำดับโปรตีนแล้ว ฟีนิลไอโซไทโอไซยาเนตยังถูกใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ รวมถึงยาและสารเคมีเกษตร โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเตรียมไทโอยูเรีย ซึ่งเป็นสารกลางสำคัญในการผลิตยาและยาฆ่าแมลง ความสามารถในการนำกลุ่มฟังก์ชันไอโซไทโอไซยาเนตเข้าไปทำให้มีคุณค่าในการพัฒนาสารประกอบที่มีศักยภาพในการรักษาและการเกษตร

นอกจากนี้ ฟีนิลไอโซไทโอไซยาเนตยังถูกใช้ในสาขาเคมีวิเคราะห์เป็นตัวปรับโครงสร้างสำหรับการตรวจจับและวัดปริมาณเอมีนและกรดอะมิโนในส่วนผสมที่ซับซ้อน ซึ่งช่วยเพิ่มความไวและความจำเพาะของวิธีการวิเคราะห์ เช่น โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) และสเปกโทรเมตรีมวล (MS) ทำให้สามารถวัดสารเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำในตัวอย่างทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อม