4-Phenylthiazole ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์ยา โดยเฉพาะในการพัฒนายาที่มีฤทธิ์ต้านมะเร็งและต้านจุลชีพ โครงสร้างของมันทำหน้าที่เป็นบล็อกพื้นฐานในเคมีเฮเทโรไซคลิก ทำให้สามารถสร้างสารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพได้ มักถูกนำมาใช้ในงานวิจัยเพื่อออกแบบยาใหม่ เนื่องจากวงแหวน thiazole มีความสัมพันธ์กับเป้าหมายทางชีวภาพต่างๆ นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในการเตรียมสารกึ่งตัวนำอินทรีย์และวัสดุเรืองแสง เนื่องจากระบบอะโรมาติกแบบคอนจูเกตของมัน