4-บรโมไทอะโซลถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์ยาต่างๆ โดยเฉพาะในการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปยังความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลางและโรคติดเชื้อ โครงสร้างของมันมีคุณค่าสำคัญในการสร้างสารประกอบที่มีสมบัติต้านจุลชีพ ต้านเชื้อรา และต้านไวรัส นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นบล็อกก่อสร้างพื้นฐานในการวิจัยสารเคมีเกษตรสำหรับการออกแบบยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช ในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุ มันถูกนำมาใช้ในการผลิตวัสดุอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ เช่น เซมิคอนดักเตอร์และไดโอดปล่อยแสง (LEDs) เนื่องจากความสามารถในการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ ความยืดหยุ่นของมันยังขยายไปถึงเคมีการประสานผลึก โดยทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ในการก่อตัวของคอมเพลกซ์โลหะสำหรับการประยุกต์ใช้ทางตัวเร่งปฏิกิริยา