โพแทสเซียม เทอร์ต-บิวทอกไซด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นเบสที่แข็งแรงในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะในปฏิกิริยาการดิโปรโทเนชัน (deprotonation) มีประสิทธิภาพสูงในการก่อตัวพันธะคาร์บอน-คาร์บอน เช่น ในปฏิกิริยาการควบแน่นอัลโดล (aldol condensations) และปฏิกิริยาวิทติก (Wittig reactions) ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) โดยอำนวยความสะดวกในปฏิกิริยาการกำจัด (elimination) และการแทนที่ (substitution) นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในการผลิตพอลิเมอร์และเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตสารเคมีพิเศษ ลักษณะที่ไม่ใช่นิวคลีโอไฟล์และมีข้อขัดขวางเชิง steric ทำให้เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยาที่ต้องการเบสที่แข็งแรง เนื่องจากมีความไวต่อความชื้นสูง จึงต้องเก็บและใช้ในสภาพแวดล้อมที่แห้งและปราศจากน้ำ