5-Chloro-1,2-oxazole-3-carboxylic acid ใช้หลัก ๆ ในการวิจัยเภสัชกรรม โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญ (key intermediate) ในการสังเคราะห์โมเลกุลชีวภาพต่าง ๆ โครงสร้างของมัน ซึ่งมีทั้งกลุ่มออกซาโซลและกรดคาร์บอกซิลิก มีคุณค่าในการพัฒนายาเป้าหมายสำหรับโรคอักเสบและโรคติดเชื้อ นอกจากนี้ ยังใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เพื่อสร้างสารประกอบเฮเทโรไซคลิก ซึ่งสำคัญในเคมียารักษาโรค การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงการวิจัยเกษตรเคมี เพื่อช่วยพัฒนายาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชใหม่