กรด 3-ฟีนิลบิวทริก ถูกใช้หลักๆ ในอุตสาหกรรมยาเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ยาต่างๆ โดยเฉพาะยาที่มุ่งเป้าไปที่โรคเมตาบอลิก มันเป็นที่รู้จักในบทบาทในการผลิตสารประกอบที่ช่วยจัดการภาวะเช่นโรคยูเรียไซเคิล โดยช่วยในการกำจัดไนโตรเจนส่วนเกินออกจากร่างกาย นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นสารกลางในการผลิตยาต้านการอักเสบและยาแก้ปวด

ในงานวิจัย มันถูกใช้ในการศึกษากลไกเมตาบอลิกและการทำงานของเอนไซม์ ซึ่งมีส่วนช่วยในการพัฒนายาใหม่ๆ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่สาขาการสังเคราะห์อินทรีย์ ซึ่งมันถูกใช้ในการสร้างโมเลกุลซับซ้อนสำหรับการศึกษาทางเคมีเพิ่มเติม