二茂铁衍生物具有疏水性（或亲油性），能顺利通过细胞膜，与细胞内各种酶、DNA、RNA

等物质起作用，因而有可能作为治疗某些疾病的药物；二茂铁衍生物具有芳香性，易于发生取代反应，具有一定厚度的夹心结构，能阻止二茂铁衍生物接近某些酶的活性部位，具有较强选择性；二茂铁衍生物稳定性好、毒性较低。

基于这些特性，二茂铁衍生物具有抗肿瘤、杀菌、杀虫、治贫血、抗炎、调节植物生长、抗溃疡、酶抑制剂等生理活性，其在生物学、医学、微生物学等领域有广泛的应用前景。

1994年Katti等合成了由二茂铁甲醛与乙二胺合成了一种结构类似于顺铂的配合物，它们均为潜在的抗肿瘤试剂；特别是西佛碱类二茂铁衍生物，由于酰腙有较强的生物活性，又易与金属离子配位，将二茂铁基引入酰腙，并与金属离子形成配合物，具有独特的抗肿瘤、抗癌、抗结核等生物活性。

此外，由二茂铁制得的衍生物还可用作抗溃疡药物和治疗严重的鼻咽疾病等。合成了四个含二茂铁的二氨基丙二酸合铂（Ⅱ）配合物，均有相当高的抗白血病活性，而且其肾毒比cis-DDP低得多。铁是血红蛋白的一种成分，血红蛋白是机体生命活动的基础，过去采用无机铁试剂治疗机体中缺铁的病人，效果不佳，并引起一系列副作用。而二茂铁通过亚甲基同叔烷基、仲烷基和已基相连的同系物具有抗贫血性，是一种非常有效、毒性较小的药物；二茂铁醇化合物同硫化氢相互作用，生成环硫醚二茂铁，也可用于治疗贫血，2-硫代二茂铁环烷治疗贫血症已做了动物实验；还可用于合成的确良-丙氨酸、谷胱甘肽、二茂铁青霉素、二茂铁头孢素等。

二茂铁衍生物可用作杀虫剂和杀菌剂1976年Edward在青霉素和头孢菌素上引入二茂铁酰基后，其杀菌活性大大提高；苯甲酰基二茂铁是有效的杀微生物剂，（3，4-二甲基）苯甲酰基二茂铁可用于杀灭黄瓜霉菌。

二茂铁基拟除虫菊杀虫剂是二茂铁硫醚的环烷酸酯；由苯甲酰基二茂铁和1，1-二苯甲酰基二茂铁与炔基锂合成的二茂铁羟基炔衍生物也具有较强的杀菌活性。有人做过研究，几十种二茂铁衍生物杀菌剂中，卤化酰基二茂铁是最活泼的杀菌剂。