Tetrabutylammonium hydroxide ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบ phase-transfer ในกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เพื่ออำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบในเฟสต่าง ๆ เช่น ชั้นน้ำและชั้นอินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอไฟล์ ซึ่งช่วยเพิ่มการถ่ายโอนไอออนลบไปยังสารอินทรีย์ ในทางเคมีวิเคราะห์ ใช้เป็นสารจับคู่อิออนในโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) เพื่อปรับปรุงการแยกสารประกอบไอออน นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี และในการสังเคราะห์ยาและสารเคมีละเอียด ความเป็นเบสที่แรงทำให้เหมาะสำหรับปฏิกิริยาการดิพรอโตเนชันและเป็นตัวตีตราในไทเทรชันแบบไม่ใช้น้ำ

ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ Tetrabutylammonium hydroxide นิยมใช้ในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อทำความสะอาดและปรับสภาพพื้นผิวของแผงวงจรก่อนการเคลือบสารเคมีอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการผลิตสารกึ่งตัวนำและวัสดุนาโน เพื่อควบคุมการเจริญเติบโตของโครงสร้างนาโนและปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแสงของวัสดุ