คาร์บอกซิลิก มัลติวอลล์ คาร์บอนนาโนทิวบ์ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกล ความร้อน และไฟฟ้าของวัสดุคอมโพสิต โดยนำไปผสมในโพลิเมอร์ โลหะ และเซรามิก เพื่อสร้างวัสดุที่มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรง เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และก่อสร้าง

ในด้านอิเล็กทรอนิกส์ คาร์บอนนาโนทิวบ์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งนำไฟฟ้าในแบตเตอรี่ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ และเซ็นเซอร์ เพื่อปรับปรุงการเก็บพลังงานและความสามารถในการตรวจจับสัญญาณ พื้นที่ผิวสูงและกลุ่มฟังก์ชันทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมี

ในงานประยุกต์ทางการแพทย์ ใช้สำหรับระบบนำส่งยาเนื่องจากสามารถติดและขนส่งตัวแทนบำบัดได้ นอกจากนี้ยังมีการสำรวจใช้ในโครงนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตและการฟื้นฟูเซลล์

นอกจากนี้ พื้นผิวที่ถูกฟังก์ชันไนซ์ช่วยให้ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในงานด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การชำระล้างน้ำและการดูดซับมลพิษ ซึ่งสามารถกำจัดโลหะหนักและสารปนเปื้อนอินทรีย์ออกจากน้ำได้