正丁酸是一种重要的合成香料以及其他精细化工产品的原料，主要用于丁酸酯类和纤维素丁酸酯的合成。丁酸酯类各具不同的水果香味，在香精、食品添加剂、医药等领域有广泛的应用。纤维素丁酸酯类具有杰出的耐热、耐光和抗湿性，同时具有很好的成型和稳定性，是优良的涂料和模塑。
在药剂制造中用作矫味剂；丁酸的钙盐在冷水中比在热水中的溶解度大，故还可用作成盐剂，以增加药物的溶解度。还可用于γ-氨基丁酸等医药中间体的制备。
