ฟลูดาราบีน ฟอสเฟต ใช้เป็นยาต้านมะเร็ง โดยเฉพาะในผู้ป่วยโรคไคลร์ลูคิเมียชนิดลิมโฟไซต์เรื้อรัง (CLL) ซึ่งเป็นมะเร็งเม็ดเลือดชนิดหนึ่ง มีกลไกการทำงานโดยยับยั้งการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ ทำให้เซลล์มะเร็งไม่สามารถแบ่งตัวได้และตายลง ยาชนิดนี้มักใช้ในผู้ป่วยที่ไม่ตอบสนองต่อการรักษาด้วยยาอื่น เช่น คลอแรมบูซิล หรือในผู้ป่วยที่มีภาวะเลือดผิดปกติร่วมด้วย นอกจากนี้ยังใช้ร่วมกับยาเคมีบำบัดชนิดอื่นในบางกรณีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา ฟลูดาราบีน ฟอสเฟต สามารถให้ทางหลอดเลือดดำในรูปของสารน้ำหยด และมีการใช้ในผู้ป่วยที่ต้องปลูกถ่ายไขกระดูกด้วย เนื่องจากช่วยยับยั้งระบบภูมิคุ้มกัน ลดความเสี่ยงในการเกิดภาวะร่างกายปฏิเสธอวัยวะที่ปลูกถ่าย อย่างไรก็ตาม ยาตัวนี้อาจทำให้เกิดผลข้างเคียงรุนแรง เช่น การลดลงของเม็ดเลือดทั้งสามชนิด การติดเชื้อง่าย หรือความเป็นพิษต่อระบบประสาท จึงต้องใช้ภายใต้การดูแลของแพทย์อย่างใกล้ชิด