4-Chlorophenylthiourea ใช้หลักๆ ในงานวิจัยและพัฒนาเป็นสารกลางทางเคมี (chemical intermediate) โดยทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ โดยเฉพาะในการผลิตยาและสารเคมีเกษตร ส่วนของ thiourea ทำให้มีคุณค่าในการสร้างสารประกอบที่มีศักยภาพทางชีวภาพ เช่น สารต้านจุลินทรีย์หรือสารต้านเชื้อรา นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาการยับยั้งการกัดกร่อน ซึ่งช่วยในการพัฒนาชั้นเคลือบป้องกันสำหรับโลหะ ในเคมีวิเคราะห์ สามารถใช้เป็นสารเคมีสำหรับตรวจจับไอออนโลหะเฉพาะเนื่องจากคุณสมบัติการจับแบบเชเลต