4-Phosphonobutyric acid ถูกใช้หลักๆ ในงานวิจัยทางชีวเคมีในฐานะตัวยับยั้งแบบแข่งขันของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางเมแทบอลิซึม โดยเฉพาะเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมของกลูตาเมตและ GABA สารนี้มักถูกนำมาใช้ในการศึกษาการควบคุมการสังเคราะห์และการย่อยสลายของสารสื่อประสาทในระบบประสาท นอกจากนี้ สารประกอบนี้ยังถูกใช้ในการสังเคราะห์อนุพันธ์ที่อิงจาก phosphonate ซึ่งมีคุณค่าในเคมีเภสัชวิทยาสำหรับการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปยังความผิดปกติทางเมแทบอลิซึมหรือภาวะทางระบบประสาท บทบาทของมันในฐานะอนุพันธ์ phosphonate ยังทำให้มีประโยชน์ในการวิจัยด้านเกษตรกรรม โดยสามารถนำไปใช้ในการศึกษาการเมแทบอลิซึมของพืชและผลกระทบของสารประกอบ phosphonate ต่อการเจริญเติบโตของพืชและการต้านทานโรค