(S)-4-Isobutylpyrrolidin-2-one ถูกนำไปใช้หลัก ๆ ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมในฐานะสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญที่ใช้งานได้ (APIs) ต่าง ๆ โครงสร้างแบบ chiral ของมันทำให้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการผลิตสารประกอบที่บริสุทธิ์แบบ enantiomer ซึ่งมักจำเป็นสำหรับยาที่มีกิจกรรมทางชีวภาพเฉพาะ สารประกอบนี้ยังถูกใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เพื่อพัฒนาสิ่งมีชีวิตเคมีใหม่ ๆ โดยเฉพาะในการวิจัยและพัฒนายาใหม่ นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในการเตรียมสารเคมีละเอียดและวัสดุพิเศษ ซึ่งคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของมันช่วยในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงและประสิทธิภาพสูง