ใช้เป็นสารกลางในการสังเคราะห์ยาและสารเคมีเกษตร โดยเฉพาะในการพัฒนาโมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ เนื่องจากมีหมู่ฮาโลเจนและไนโตรฟังก์ชันนัลกรุ๊ป โครงสร้างของมันช่วยให้เกิดปฏิกิริยาการแทนที่เพิ่มเติม ทำให้มีคุณค่าในการสร้างสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกที่ซับซ้อน นิยมใช้ในงานวิจัยเพื่อออกแบบตัวแทนต้านจุลินทรีย์ ต้านเชื้อรา หรือต้านมะเร็งใหม่ๆ นอกจากนี้ ยังใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ออร์แกนิกและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากโครงสร้างธีโอเฟนมีคุณสมบัติการนำอิเล็กตรอน