La phénylhydrazine forme des hydrazones avec les dérivés carbonylés dont le point de fusion est caractéristique. La 4-nitrophénylhydrazine et surtout la 2,4-dinitrophénylhydrazine sont utilisées.
Elle forme des osazones avec les sucres en présence d'acide acétique.
Les phénylhydrazones traitées par un acide (polyphosphorique) ou du chlorure de zinc conduisent à des indoles (Fischer).