4-Nitroisoxazole นิยมใช้ในงานวิจัยทางเคมีและเภสัชวิทยาเพื่อศึกษาปฏิกิริยาและกลไกทางชีวเคมี เนื่องจากโครงสร้างที่มีหมู่ไนโตรซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบอื่นๆ ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการพัฒนายาและสารต้านจุลชีพ เนื่องจากมีศักยภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อโรค บางการศึกษายังชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้เป็นสารเคมีเกษตรเพื่อควบคุมศัตรูพืชอีกด้วย