เมทอกซีเอมีนไฮโดรคลอไรด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะรีเอเจนต์สำหรับการป้องกันกลุ่มคาร์บอนิล โดยทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์และคีโตนเพื่อสร้างอนุพันธ์ออกซิม ซึ่งมีเสถียรภาพภายใต้สภาวะปฏิกิริยาต่างๆ ทำให้สามารถทำการแปลงโครงสร้างเพิ่มเติมได้โดยไม่กระทบต่อฟังก์ชันคาร์บอนิล คุณสมบัตินี้ทำให้มีคุณค่าต่อการสังเคราะห์โมเลกุลที่ซับซ้อน รวมถึงยาและผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการปรับเปลี่ยนกรดนิวคลีอิก โดยเฉพาะในการเตรียมโอลิโกนิวคลีโอไทด์สำหรับการวิจัยและการประยุกต์ใช้ทางบำบัด ความสามารถในการสร้างอะดดักต์ที่เสถียรกับเบสดีเอ็นเอยังทำให้มีประโยชน์ในการศึกษากลไกการเสียหายและการซ่อมแซมดีเอ็นเอ