1-Methylpyrrolidine-2,3-dione ถูกใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารกลางที่หลากหลายสำหรับการเตรียมสารประกอบเคมีต่างๆ มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักสำคัญในการพัฒนายา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) ที่มุ่งเป้าไปยังโรคทางระบบประสาทและโรคเมแทบอลิซึม สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการผลิตสารเคมีเกษตร ซึ่งช่วยในการสร้างสารกำจัดวัชพืชและยาฆ่าแมลงที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น นอกจากนี้ โครงสร้างที่ไม่เหมือนใครทำให้มันมีคุณค่าในวิทยาศาสตร์วัสดุ โดยเฉพาะในการออกแบบโพลิเมอร์และสารเคลือบที่มีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจง ในงานวิจัย มันมักถูกใช้เป็นตัวเรย์เจนต์ในการศึกษากลไกปฏิกิริยาและการพัฒนาเส้นทางสังเคราะห์ใหม่ๆ การประยุกต์ใช้ของมันยังขยายไปสู่สาขาชีวเคมี ซึ่งถูกใช้ในการศึกษาการยับยั้งเอนไซม์และการพัฒนายับยั้งเอนไซม์สำหรับวัตถุประสงค์ทางการบำบัด