2-Chloro-5-methoxyquinoxaline ใช้หลักๆ ในงานสังเคราะห์อินทรีย์ โดยสารประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตยาหลากหลายชนิดในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม โครงสร้างของมันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการพัฒนาอนุพันธ์ควิโนซาลีน ซึ่งเป็นที่รู้จักในด้านกิจกรรมทางชีวภาพ รวมถึงคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์ ต้านเชื้อรา และต้านมะเร็ง นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการวิจัยและพัฒนายาใหม่ที่มุ่งเป้าไปยังเอนไซม์หรือตัวรับเฉพาะ เนื่องจากความสามารถในการปรับเปลี่ยนและเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนประกอบยาสำคัญที่ออกฤทธิ์ ในเคมีเกษตร สารนี้ถูกใช้ในการสร้างสารประกอบที่ช่วยปกป้องพืชผลจากศัตรูพืชและโรค ส่งผลให้ผลผลิตทางการเกษตรดีขึ้น