5-Hydroxy-5-methylpiperidin-2-one ใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบเภสัชภัณฑ์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งยาที่มุ่งเป้าไปยังความผิดปกติทางระบบประสาท ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการผลิตยาที่ปรับการทำงานของสารสื่อประสาท ช่วยในการรักษาโรคเช่น ภาวะซึมเศร้าและความวิตกกังวล นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการวิจัยเพื่อพัฒนายาใหม่ๆ เนื่องจากคุณสมบัติโครงสร้างที่ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนทางเคมีได้หลากหลาย บทบาทในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ยังขยายไปสู่การสร้างโมเลกุลซับซ้อนที่มีกิจกรรมทางชีวภาพที่เป็นไปได้