น้ำยาโคลีนไฮดรอกไซด์ใช้หลักในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตเกลือและเอสเตอร์ของโคลีน ทำหน้าที่เป็นสารเคมีหลักในการเตรียมฟอสโฟลิพิด ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ ในอุตสาหกรรมยา ใช้ในการปรุงยาที่ต้องการโคลีนเป็นส่วนประกอบออกฤทธิ์ เช่น ยาที่มุ่งเน้นสุขภาพตับหรือการทำงานของสมอง นอกจากนี้ ยังใช้ในการผลิตสารลดแรงตึงผิวและอิมัลซิไฟเออร์ ซึ่งสำคัญในการผลิตน้ำยาล้างผ้า สินค้าดูแลส่วนบุคคล และสารเติมแต่งอาหาร คุณสมบัติเป็นด่างยังทำให้เหมาะสำหรับใช้ในกระบวนการเคมีที่ต้องการฐานแรง เช่น ปฏิกิริยาการทำให้น้ำมันเป็นสบู่ในการผลิตสบู่