ไฮดรอกโซโคบาลามินโมโนไฮโดรคลอไรด์ ใช้หลักในการรักษาภาวะขาดวิตามินบี 12 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาวะที่ร่างกายไม่สามารถดูดซึมวิตามินบี 12 ได้ดี เช่น โรคโลหิตจางชนิดเพอร์นิเชียส สารประกอบนี้ยังใช้ในทางการแพทย์ฉุกเฉินเป็นยาแก้พิษไซยาไนด์ โดยจับกับโมเลกุลไซยาไนด์เพื่อสร้างไซอาโนโคบาลามิน ซึ่งเป็นสารที่ไม่เป็นพิษและสามารถขับออกจากร่างกายได้ นอกจากนี้ ยังใช้ในกรณีของโรคตาบอดจากยาสูบ (tobacco amblyopia) และโรคเลเบอร์ของเส้นประสาทตา (Leber's optic atrophy) เนื่องจากช่วยในการฟื้นฟูเนื้อเยื่อประสาทที่เสียหาย ในบางกรณี ให้ทางกล้ามเนื้อเพื่อให้ดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดโดยตรง ทำให้เป็นทางเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับผู้ป่วยที่มีปัญหาการดูดซึม