Lithium cyclohexanebutyrate ใช้หลักๆ ในด้านการสังเคราะห์อินทรีย์และการวิจัยเภสัชกรรม เป็นสารเคมีสำคัญในการเตรียมสารประกอบลิเธียมต่างๆ ซึ่งมักนำไปใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน คุณสมบัติเฉพาะตัวทำให้เหมาะสำหรับใช้ในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะปฏิกิริยาที่ต้องการการควบคุมกิจกรรมไอออนลิเธียมอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ยังมีการนำไปสำรวจในการพัฒนายาใหม่ๆ โดยส่วนประกอบลิเธียมอาจมีส่วนช่วยในการรักษาความผิดปกติทางระบบประสาทบางชนิด ความเสถียรและความละลายของสารยังทำให้เป็นส่วนประกอบที่มีคุณค่าในการผสมสูตรสารละลายเคมีเฉพาะทางสำหรับการวิจัยและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม