二茂鐵衍生物具有疏水性（或親油性），能順利通過細胞膜，與細胞內各種酶、DNA、RNA

等物質起作用，因而有可能作為治療某些疾病的藥物；二茂鐵衍生物具有芳香性，易于發生取代反應，具有一定厚度的夾心結構，能阻止二茂鐵衍生物接近某些酶的活性部位，具有較強選擇性；二茂鐵衍生物穩定性好、毒性較低。

基于這些特性，二茂鐵衍生物具有抗腫瘤、殺菌、殺蟲、治貧血、抗炎、調節植物生長、抗潰瘍、酶抑制劑等生理活性，其在生物學、醫學、微生物學等領域有廣泛的應用前景。

1994年Katti等合成了由二茂鐵甲醛與乙二胺合成了一種結構類似于順鉑的配合物，它們均為潛在的抗腫瘤試劑；特別是西佛堿類二茂鐵衍生物，由于酰腙有較強的生物活性，又易與金屬離子配位，將二茂鐵基引入酰腙，并與金屬離子形成配合物，具有獨特的抗腫瘤、抗癌、抗結核等生物活性。

此外，由二茂鐵制得的衍生物還可用作抗潰瘍藥物和治療嚴重的鼻咽疾病等。合成了四個含二茂鐵的二氨基丙二酸合鉑（Ⅱ）配合物，均有相當高的抗白血病活性，而且其腎毒比cis-DDP低得多。鐵是血紅蛋白的一種成分，血紅蛋白是機體生命活動的基礎，過去采用無機鐵試劑治療機體中缺鐵的病人，效果不佳，并引起一系列副作用。而二茂鐵通過亞甲基同叔烷基、仲烷基和已基相連的同系物具有抗貧血性，是一種非常有效、毒性較小的藥物；二茂鐵醇化合物同硫化氫相互作用，生成環硫醚二茂鐵，也可用于治療貧血，2-硫代二茂鐵環烷治療貧血癥已做了動物實驗；還可用于合成的確良-丙氨酸、谷胱甘肽、二茂鐵青霉素、二茂鐵頭孢素等。

二茂鐵衍生物可用作殺蟲劑和殺菌劑1976年Edward在青霉素和頭孢菌素上引入二茂鐵酰基后，其殺菌活性大大提高；苯甲酰基二茂鐵是有效的殺微生物劑，（3，4-二甲基）苯甲酰基二茂鐵可用于殺滅黃瓜霉菌。

二茂鐵基擬除蟲菊殺蟲劑是二茂鐵硫醚的環烷酸酯；由苯甲酰基二茂鐵和1，1-二苯甲酰基二茂鐵與炔基鋰合成的二茂鐵羥基炔衍生物也具有較強的殺菌活性。有人做過研究，幾十種二茂鐵衍生物殺菌劑中，鹵化酰基二茂鐵是最活潑的殺菌劑。