Изовалериановая кислота, 3-Метилбутановая кислота получила широкое применение в медицине, в видоизмененной химической формуле она присутствует в валидоле, в бромизовалериановой кислоте. И для синтеза других препаратов седативного действия - валокордин, корвалол и т.д. В пищевой промышленности используют этиловый, пентиловый и изоамиловый эфир изовалериановой кислоты. В химической промышленности она используется для химического синтеза рацематов 2-амино-3-метилбутановой кислоты. В парфюмерной промышленности используют эфиры изовалериановой кислоты - они обладают различными фруктовыми запахами и используются как ароматизаторы.