2-Thioxanthine ถูกใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารกลางสำหรับเภสัชภัณฑ์และสารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการพัฒนายาเชิง xanthine โดยเฉพาะในการออกแบบตัวยับยั้ง kinase และยาต้านมะเร็ง นอกจากนี้ยังถูกนำมาศึกษาสำหรับศักยภาพในวิทยาศาสตร์วัสดุ เนื่องจากโครงสร้าง heterocyclic ที่มีกำมะถัน ซึ่งสามารถเสริมคุณสมบัติการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในวัสดุนำไฟฟ้าหรือวัสดุตอบสนองต่อแสงบางชนิด แสดงพฤติกรรมการละลายที่จำกัดแต่โดดเด่นซึ่งมีประโยชน์ในการศึกษาการเตรียมสูตรสำหรับระบบการส่งยา