n-Butyllithium solution ใช้เป็นสารตั้งต้นสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีอินทรีย์ โดยเฉพาะในปฏิกิริยาการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอน มักใช้ในอุตสาหกรรมโพลีเมอร์เพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน เช่น การผลิตโพลีบิวทาไดอีนและโพลีสไตรีน นอกจากนี้ยังใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อเตรียมสารประกอบออร์กาโนลิเทียม ซึ่งเป็นสารกลางที่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์สารเคมีต่างๆ รวมถึงยาและสารเคมีทางการเกษตร ต้องใช้ด้วยความระมัดระวังสูงเนื่องจากมีปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำและอากาศ