สารประกอบนี้ถูกนำมาใช้เป็นหลักในสาขาเคมียาและการวิจัยทางเภสัชกรรม โดยทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางสำคัญในการสังเคราะห์โมเลกุลที่มีกิจกรรมทางชีวภาพต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการบำบัดมะเร็ง โครงสร้างที่มีอะตอมฟลูออรีนช่วยเพิ่มความเสถียรทางเมแทบอลิซึมและชีวเภสัชจลนศาสตร์ของยาที่ได้ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเภสัชภัณฑ์รังสี โดยสามารถรวมไอโซโทปฟลูออรีน-18 เพื่อใช้ในการถ่ายภาพ positron emission tomography (PET) ซึ่งช่วยในการวินิจฉัยและติดตามโรคต่างๆ เช่น มะเร็งและโรคทางระบบประสาท หมู่ไธโอยูเรียยังทำให้มีคุณค่าในการเตรียมสารประกอบที่มีศักยภาพต้านจุลินทรีย์และต้านเชื้อรา