ใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยเฉพาะในงานวิจัยด้านเภสัชกรรมเพื่อพัฒนายาที่มีคุณสมบัติต้านการอักเสบและต้านจุลชีพ สารนี้ยังถูกนำไปใช้ในการศึกษาโครงสร้าง-กิจกรรมของสารอนุพันธ์ไทโอยูเรีย ซึ่งช่วยให้เข้าใจกลไกการทำงานของสารที่มีหมู่ฟังก์ชันคล้ายกัน นอกจากนี้ยังมีศักยภาพในการใช้เป็นเซนเซอร์เคมีสำหรับตรวจจับโลหะหนัก เนื่องจากหมู่ไทโอยูเรียสามารถจับกับไอออนโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ