กรดเฟนิลบอโรนิกถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาการคู่ข้าม Suzuki-Miyaura ซึ่งเป็นกระบวนการสำคัญในการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนในการผลิตยาและสารเคมีเกษตร มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสร้างสารประกอบไบอาริล ซึ่งพบได้ทั่วไปในยาและวัสดุฟังก์ชันนัล

นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเซนเซอร์และระบบการรับรู้โมเลกุล เนื่องจากความสามารถในการจับกับไดออลแบบย้อนกลับได้ คุณสมบัตินี้ทำให้มีประโยชน์ในการตรวจจับกลูโคส รวมถึงการวิจัยสำหรับเครื่องตรวจวัดกลูโคสอย่างต่อเนื่องในการจัดการโรคเบาหวาน

ในเคมียารักษา กรดเฟนิลบอโรนิกถูกนำเข้าไปในตัวยับยั้งโปรติเอสและการบำบัดแบบกำหนดเป้าหมาย เช่น ยารักษามะเร็ง bortezomib ซึ่งกลุ่มบอโรนิกแอซิดมีบทบาทสำคัญในการจับกับเป้าหมายทางชีวภาพ

นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการปรับเปลี่ยนโพลิเมอร์และการออกแบบไฮโดรเจลที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของ pH หรือความเข้มข้นของน้ำตาล ความหลากหลายในการโต้ตอบทั้งแบบโคเวเลนต์และไม่โคเวเลนต์สนับสนุนการประยุกต์ใช้ในด้านการค้นพบยา การวินิจฉัย และวัสดุอัจฉริยะ