N-บิวทิลบรอมไนด์ใช้หลักเป็นสารอัลคิลเลติ้งเอเจนต์ในการสังเคราะห์อินทรีย์ เพื่อนำกลุ่มบิวทิลเข้าไปในสารประกอบต่างๆ ใช้ทั่วไปในการเตรียมเภสัชภัณฑ์ สารเคมีเกษตร และอินทรียูเมดิเอทอื่นๆ ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม ทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์สำคัญในการสังเคราะห์ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์และยาตัวสมัคร นอกจากนี้ ใช้ในการผลิตสารประกอบแอมโมเนียมไตรเทอร์เชียรี ซึ่งสำคัญในสารลดแรงตึงผิว สารฆ่าเชื้อ และน้ำยาปรับผ้านุ่ม บทบาทเป็นตัวทำละลายในปฏิกิริยาและกระบวนการบางอย่างช่วยขยายการใช้งานในอุตสาหกรรมเคมีในการวิจัย n-บิวทิลบรอมไนด์มักใช้ในการศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาวิธีการสังเคราะห์ใหม่