3-Bromobutyronitrile ใช้หลักๆ เป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตยาและสารเคมีเกษตร กลุ่มโบรมีนและไนไตรล์ที่ทำปฏิกิริยาได้ทำให้เป็นส่วนประกอบที่หลากหลายในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนกว่า มักใช้ในปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก ซึ่งอะตอมโบรมีนสามารถถูกแทนที่ด้วยกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ เพื่อสร้างโครงสร้างทางเคมีที่หลากหลาย นอกจากนี้ ยังเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก ซึ่งมีคุณค่าในการพัฒนายา การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงการเตรียมสารเคมีพิเศษและสารเคมีละเอียดที่ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ