2,4-ไดบรอมควิโนไลน์ ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะส่วนประกอบพื้นฐานที่หลากหลายสำหรับการสร้างสารประกอบเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้น มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการพัฒนายา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ยาต้านมาลาเรียและยาต้านมะเร็ง เนื่องจากแกนควิโนไลน์ของมัน ซึ่งเป็นโครงสร้างที่พบบ่อยในโมเลกุลชีวภาพหลายชนิด นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในการผลิตสารเคมีเกษตร ซึ่งช่วยในการกำหนดสูตรยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช อะตอมโบรมีนของมันทำให้เป็นสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยาได้สำหรับการปรับโครงสร้างเพิ่มเติม ซึ่งช่วยให้สามารถนำหมู่แทนที่ต่างๆ เข้าไป เพื่อปรับแต่งคุณสมบัติสำหรับการใช้งานเฉพาะ ในวิทยาศาสตร์วัสดุ มันถูกสำรวจสำหรับการสังเคราะห์วัสดุอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ เช่น ไดโอดเรืองแสง (LEDs) และเซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์ เนื่องจากโครงสร้างเฮเทอโรอะโรมาติกแบบคอนจูเกตของมัน