N,N-Dimethylbutylamine ใช้หลักๆ เป็นสารกลางในการสังเคราะห์สารเคมีต่างๆ รวมถึงยา สารเกษตรเคมี และสารลดแรงตึงผิว มีบทบาทในการผลิตสารประกอบแอมโมเนียมไตรเทอร์เชียรี ซึ่งใช้อย่างแพร่หลายเป็นสารฆ่าเชื้อ น้ำยาปรับผ้านุ่ม และสารป้องกันไฟฟ้าสถิต นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารเคมีในปฏิกิริยาอินทรีย์ โดยเฉพาะในการเตรียมสารเคมีพิเศษ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงการผลิตสารยับยั้งการกัดกร่อนและสารเคมีสำหรับแปรรูปยาง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียร