酮戊二酸具有多種用途，主要包括：
生物體內部作用。α-酮戊二酸是三羧酸循環的中間代謝產物，參與胺基酸、維生素和有機酸的合成及能量代謝。它在人體內參與重要的生物化學反應，如能量代謝和胺基酸合成，對生長和發育至關重要。並且，α-酮戊二酸還具有抗氧化作用，能清除活性氧自由基，保護細胞免受氧化損傷。此外，它還可以作為植物生長調節劑，促進植物的生長和發育。
食品工業套用。在食品工業中，酮戊二酸被用作調味料和飲料等加工過程中的食品添加劑。它用作增酸劑和防腐劑，提高食品的酸度，增強口感和風味，並延長食品的保質期。此外，酮戊二酸還具有抑菌和抗氧化作用。
保健品套用。作為保健品成分，幫助提高肌肉細胞的蛋白質和糖原合成，支持肌肉組織修復、生長和硬化。並且，它還可能對提高血透患者的蛋白質利用和預防白內障等有潛在益處。
工程領域套用。在工程領域，酮戊二酸可用於製造多種高分子聚合物，如聚醯胺、聚氨酯、聚合酮等，這些材料被廣泛套用於塑膠、電子、汽車、建築等領域。並且，酮戊二酸本身也表現出很高的反應活性，可作為光引發劑用於聚合反應中，展現出強大的反應容易性、反應速度和選擇性。