เทตราเมทิลแอมโมเนียมบรอมไนด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาแบบถ่ายโอนเฟส ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการทำปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบในเฟสที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมอนุภาคนาโน โดยทำหน้าที่เป็นสาร стабилизаторเพื่อควบคุมขนาดและการกระจายของอนุภาค ในชีวเคมี ใช้เป็นตัวเร่งสำหรับการตกผลึกโปรตีน ช่วยในการศึกษากโครงสร้างโปรตีน นอกจากนี้ ยังถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และเป็นอิเล็กโทรไลต์ในแอปพลิเคชันทางเคมีไฟฟ้า บทบาทในเคมีวิเคราะห์รวมถึงการใช้เป็นสารจับคู่อิออนในโครมาโทกราฟีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแยก