Diethyl 2-isobutyrylmalonate ใช้หลักๆ เป็นสารกลางในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตเภสัชภัณฑ์และเคมีภัณฑ์ละเอียด (fine chemicals) เป็นส่วนประกอบหลักสำคัญในการสังเคราะห์สารประกอบต่างๆ รวมถึงส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) และสารเคมีเกษตร (agrochemicals) โครงสร้างของมันช่วยให้เกิดการแปลงทางเคมีที่หลากหลาย ทำให้มีคุณค่าต่อการพัฒนาโมเลกุลที่ซับซ้อน นอกจากนี้ ยังใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิก (heterocyclic compounds) ซึ่งจำเป็นต่อการค้นพบและพัฒนายา (drug discovery and development) การประยุกต์ใช้ขยายไปถึงการเตรียมสารเคมีเฉพาะทางที่ใช้ในงานวิจัยและกระบวนการอุตสาหกรรม