2,3-Dibromoquinoline ใช้หลักๆ ในการสังเคราะห์อินทรีย์ ทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตยาและสารเคมีเกษตรต่างๆ อะตอมโบรมีนทำให้เป็นบล็อกก่อสร้างที่มีค่าในการสร้างโมเลกุลซับซ้อนผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ ในเคมียารักษา ถูกใช้ในการพัฒนาสารประกอบที่มีศักยภาพต้านแบคทีเรีย ต้านเชื้อรา หรือต้านมะเร็ง นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์สีย้อมเรืองแสงและวัสดุสำหรับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากโครงสร้าง quinoline ซึ่งมีส่วนช่วยในสมบัติโฟโตฟิสิกส์ ความยืดหยุ่นในการทำปฏิกิริยาครอส-คัปพลิงยังทำให้มีประโยชน์ในการสร้างวัสดุขั้นสูงและตัวเร่งปฏิกิริยา