Dzięki jednoczesnemu wykonywaniu wielu eksperymentów synteza równoległa zapewnia dużą oszczędność czasu i umożliwia lepsze różnicowanie związków.
Metoda ta pozwala także na szybsze odkrywanie nowych związków chemicznych i poszukiwanie optymalnych warunków procesów . W przemyśle farmaceutycznym synteza równoległa znajduje zastosowanie przy odkrywaniu i badaniu związków, które mogą stać się lekami. Przykładem może być zastosowanie tej metody do tworzenia bibliotek zróżnicowanych struktur chemicznych, które można następnie badać pod kątem potencjalnej aktywności biologicznej.
Synteza równoległa może być używana na duża i małą skalę, na przykład przy generowaniu i optymalizacji związków wiodących oraz w badaniach mających na celu wyłonienie optymalnych warunków reakcji. Metody syntezy równoległej pozwalają lepiej zrozumieć wpływ zmiennych reakcji, takich jak układy rozpuszczalników, optymalne temperatury i stężenia, a także dobór odczynników, katalizatorów i czasów reakcji, umożliwiając tym samym szybszą optymalizację procesów na etapie zwiększania skali i rozwoju.