硫代乙酸是常用的将醇转化为乙酸硫醇酯的酰化剂和含硫 Michael 加成亲核试剂，在有机合成中主要用于制备乙酸硫醇酯类物质。

在 Ph₃P 和 EtO₂CN=NCO₂Et 存在下，该试剂与各种伯醇和仲醇发生，Mitsunobu 反应生成乙酸硫醇酯。当光学活性的仲醇时，可以得到构型翻转的酯。得到的酯还可以进一步水解，生成相应的硫醇或氧化成相应的磺酸衍生物。

在通常条件下，硫代乙酸作为酰化试剂与乙酰氯和乙酸酐相比并没有明显的优点。但在某些条件下，硫代乙酸可以在羟基存在下选择性地酰化氨基。硫代乙酸还可以先将叠氮基还原成氨基，然后直接乙酰化得到乙酰胺衍生物。

硫代乙酸应用最广的是作为 Michael 给体，与不同的 Michael 受体发生共轭加成反应。例如：与 α,β-不饱和醛酮、醌、羧酸及其衍生物酯和酰胺、硝基烯烃等都可以发生加成反应，得到相应的乙酸硫醇酯类化合物。硫代乙酸与 α,β-不饱和醛酮发生加成反应，得到相应的乙酸硫醇酯类化合物。

硫代乙酸与 α,β-不饱和羧酸内酯发生加成反应，得到相应的乙酸硫醇酯类化合物，当硫代乙酸过量时，过量的硫代乙酸还将进一步与分子中的二烯发生 1,4-加成反应得到相应的双乙酸硫醇酯类化合物，硫代乙酸与二烯发生的 1,4-加成反应属于自由基加成。

硫代乙酸可以与硝基烯烃发生加成反应，得到相应的乙酸硝基硫醇酯类化合物。

硫代乙酸还可以作为亲核开环试剂对三元杂环发生开环反应，得到邻位双官能团化合物。例如：硫代乙酸与氮杂环丙烷反应，首先得到开环产物邻氨基硫醇的乙酸酯。然后，不稳定的酯马上原位发生分子内酰基迁移反应，生成 N-乙酰基氨基硫醇。

硫代乙酸与烯烃可以发生自由基加成，生成相应的乙酸硝基硫醇酯类化合物。该加成反应具有一定的立体选择性，主要生成顺式乙酸硫醇酯。但其不很稳定，水解得到相应的硫醇类化合物。硫代乙酸与炔烃可以发生自由基加成，生成相应的乙酸烯基硫醇酯类化合物。硫代乙酸发生自由基加成时，加入自由基引发剂或在光照条件下进行可以提高产率。使用非对称的烯烃和炔烃作为底物时，该加成反应都具有一定的区域选择性。由于是自由基加成机理，该反应主要生成反马氏产物。