1. Sintesis Organik dan Industri Farmasi
Sebagai perantara farmasi utama, digunakan untuk mensintesis molekul obat kiral yang lebih kompleks.

2. Resolusi Kiral
Memanfaatkan sifat kiral, digunakan sebagai agen penyelesaian untuk memisahkan enansiomer dalam campuran rasemat, terutama untuk penyelesaian basa.

3. Kimia Analitik
Sebagai pereaksi analitik, digunakan untuk menganalisis basa dan menganalisis alkohol dengan membentuk ester.

4. Sintesis Stereoselektif
Digunakan untuk reaksi α-alkilasi stereoselektif melalui dioxolane untuk membangun molekul dengan konfigurasi stereokimia tertentu.

5. Studi Bioaktivitas Potensial

Catatan: Data berikut ini terutama berasal dari studi tentang bentuk rasemat (asam DL-mandelic) atau turunannya yang terkait, dan dapat menjadi referensi untuk aplikasi potensial asam D-mandelic.

- Aktivitas Antibakteri: Asam DL-mandelic telah dipelajari untuk infeksi saluran kemih dan trikomoniasis.

- Anti-inflamasi dan Antioksidan: Turunan terkait telah menunjukkan aktivitas penghambatan terhadap siklooksigenase (COX), aktivitas anti-inflamasi, dan aktivitas antioksidan dalam penelitian.