โพแทสเซียมเทอร์ท-บิวทอกไซด์ถูกใช้เป็นเบสที่แข็งแรงในปฏิกิริยาอินทรีย์สังเคราะห์หลายชนิด โดยเฉพาะในปฏิกิริยาการกำจัด (elimination) ที่ต้องการสภาพแวดล้อมที่แห้งและไม่มีน้ำ ตัวอย่างเช่น ใช้ในการสังเคราะห์อัลคีนจากอัลคิลเฮไลด์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน (transesterification) เพื่อผลิตไบโอดีเซล อีกทั้งยังมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาคอนเดนเซชัน (condensation) และปฏิกิริยาอื่นๆ ที่ต้องการเบสที่แรงและไม่ทำปฏิกิริยากับตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น ทีเอชเอฟ (THF) หรือไดออกเซน (dioxane) การใช้งานเหล่านี้ทำให้โพแทสเซียมเทอร์ท-บิวทอกไซด์เป็นสารเคมีที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมเคมีและงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์