5-Chloro-3-(3,5-difluorophenyl)isoxazole ใช้ในการสังเคราะห์ยา โดยเฉพาะในการพัฒนาสารประกอบที่มุ่งเป้าไปยังโรคทางระบบประสาท มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสร้างโมเลกุลที่ปรับการทำงานของตัวรับเฉพาะในสมอง ช่วยในการรักษาโรคเช่น ความวิตกกังวลและภาวะซึมเศร้า นอกจากนี้ ยังนำมาใช้ในเคมีเกษตรสำหรับการออกแบบยาฆ่าแมลงชนิดใหม่ โดยอาศัยคุณสมบัติทางโครงสร้างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความเลือกสรรต่อศัตรูพืช โครงสร้างทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ยังทำให้มีคุณค่าในวิทยาศาสตร์วัสดุ ซึ่งช่วยในการพัฒนาโพลิเมอร์ขั้นสูงที่มีความเสถียรทางความร้อนและคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น