ולרי אנהידריד משמש בעיקר כתוצר ביניים בסינתזה אורגנית:
● סינתזה של אסטרים: משמש בהכנת אסטרים ולרטים. לאסטרים מסוימים של ולרט (כגון פנטיל ולרט) יש ניחוחות פירותיים ומשמשים כמרכיבי ריח. אסטרים ארוכי טווח -של שרשרת (כגון diisopentyl valerate) משמשים כחומרי פלסטיק בתעשיית הפלסטיק.
● סינתזה של אמידים: משמש בהכנת ולרמיד או תרכובות אחרות המכילות את קבוצת ולריל.
● חומרים פעילי שטח ומשנים: משמש ככלי להחדרת שרשראות חומצה ולריות הידרופוביות, הוא משמש בסינתזה של חומרים פעילי שטח בעלי מבנים ספציפיים או לשינוי של חומרים פולימריים.
● יישומים אחרים: בתחומי התרופות וכימיקלים עדינים, ניתן להשתמש בו לסינתזה או שינוי של מולקולות ספציפיות.
