是合成抗艾滋病藥物AZT、DDT及相關藥物的關鍵中間體。上游原料：冰醋酸、醋酸丁酯、甲醇、甲基丙烯酸甲酯、尿素、鹽酸、乙醇。也可用化學方法合成。用于藥物制造。胸腺嘧啶是脫氧核糖核酸中的堿基之一。可與脫氧核糖結合形成胸腺嘧啶的脫氧核苷，其5-位甲基上的氫為氟取代后的產物稱為三氟代胸腺嘧啶脫氧核苷，用做抗核酸代謝類抗腫瘤藥物。
胸腺嘧啶核苷為生化試劑，用于制備生物培養基，例如HAT選擇性培養基的制備。
胸腺嘧啶核苷的原理：在單抗制備中，由于需要進行選擇性殺死非目標細胞，所以使用添加HAT的選擇性培養基，其依據是細胞中的DNA合成有兩條途徑：一條途徑是生物合成途徑（“D途徑”），即由氨基酸及其他小分子化合物合成核苷酸，為DNA分子的合成提供原料。在此合成過程中，葉酸作為重要的輔酶參與這一過程，而HAT培養液中氨基蝶呤是一種葉酸的拮抗物，可以阻斷DNA合成的“D途徑”。
另一條途徑是應急途徑或補救途徑（“S途徑”），它是利用次黃嘌呤—鳥嘌呤磷酸核苷轉移酶（HGPRT）和胸腺嘧啶核苷激酶（TK）催化次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷生成相應的核苷酸，兩種酶缺一不可。因此，在HAT培養液中，未融合的效應B細胞和兩個效應B細胞融合的“D途徑”被氨基蝶呤阻斷，雖“S途徑”正常，但因缺乏在體外培養液中增殖的能力，一般10d左右會死亡。對于骨髓瘤細胞以及自身融合細胞而言，由于通常采用的骨髓瘤細胞是次黃嘌呤—鳥嘌呤磷酸核苷轉移酶缺陷型（HGPRT）細胞，因此自身沒有“S途徑”，且“D途徑”又被氨基蝶呤阻斷，所以在HAT培養液中也不能增殖而很快死亡。
只有骨髓瘤細胞與效應B細胞相互融合形成的雜交瘤細胞，既具有效應B細胞的“S途徑”，又具有骨髓瘤細胞在體外培養液中長期增殖的特性，因此能在HAT培養液中選擇性存活下來，并不斷增殖。通常HAT中，H（次黃嘌呤）的濃度為1×10-4M，A（氨基蝶呤）為4×10-7M，T（胸腺嘧啶）為1.6×10-5M，在HT培養基中，只需要不加氨基蝶呤，其它都同HAT。HAT培養基的配制：100×A（氨基喋呤） 貯存液：稱取1.76mg氨基喋呤溶于90ml超純水中，滴加1mol/L的NaOH 0.5ml助溶，待完全溶解后，加1mol/L HCL 0.5ml 中和，再補加超純水到100ml。0.22um膜過濾除菌，小量分裝，-20℃保存。