สารละลายโซเดียมเทอร์ต-บูทอกไซด์ใช้อย่างแพร่หลายเป็นเบสที่แรงในปฏิกิริยาสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาเดพรอโตเนชัน มักใช้ในการก่อตัวพันธะคาร์บอน-คาร์บอน เช่น ในปฏิกิริยาคอนเดนเซชันอัลโดลและปฏิกิริยาวิทติก สารละลายนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมเภสัชภัณฑ์ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารเคมีในขั้นตอนต่างๆ ของการสังเคราะห์ยา นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการพอลิเมอไรเซชันของมอนอเมอร์บางชนิด เพื่อช่วยในการสร้างพอลิเมอร์เฉพาะทาง ความเป็นเบสที่แรงทำให้มีประสิทธิภาพในปฏิกิริยาอีลิมิเนชัน โดยช่วยในการกำจัดหมู่ที่ออกฤทธิ์เพื่อก่อตัวอัลคีน ในงานอุตสาหกรรมมักเลือกใช้เนื่องจากสามารถอำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาในสภาวะอ่อนโยน เพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิต