Natri phenylaxetat được sử dụng cùng với natri benzoat để điều trị chứng tăng natri huyết cấp tính và bệnh não liên quan ở những bệnh nhân bị thiếu hụt các enzym của chu trình urê.
Nó cũng là tiền chất sản xuất penicillin G; trung gian để sản xuất muối kim loại nặng có tác dụng diệt nấm.