4-ไนโตรสไตรีน ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายชนิด โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยาและสารประกอบฟังก์ชันพิเศษ มันมีบทบาทในการผลิตสารต้านจุลชีพ ยาต้านไวรัส และสารประกอบที่มีโครงสร้างเบนซีนนำร่อง ซึ่งใช้ในงานวิจัยด้านเภสัชกรรม นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในการสร้างวัสดุเรืองแสงและโพลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะตัว เช่น วัสดุในอุปกรณ์ออร์แกนิก เอ็มไอล์ดี หรือเซลล์แสงอาทิตย์แบบอินทรีย์ ด้วยคุณสมบัติในการทำปฏิกิริยาเคมีได้หลากหลาย ทำให้มันเป็นสารสำคัญในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อพัฒนาสารใหม่ๆ