ไทเทรบุทิลแอมโมเนียมไอโอไดด์ ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบถ่ายโอนเฟส (phase transfer catalyst) ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยช่วยถ่ายโอนสารตั้งต้นระหว่างเฟสที่ไม่ละลายกัน เช่น ชั้นน้ำและชั้นอินทรีย์ มีประสิทธิภาพสูงในการทำปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก โดยเพิ่มปฏิกิริยาของไอออนลบในตัวทำละลายอินทรีย์ สารนี้ยังใช้ในการเตรียมไอออนิกเหลว (ionic liquids) และเป็นสาร стабилизаторในงานไฟฟ้าเคมี รวมถึงการสังเคราะห์โพลิเมอร์นำไฟฟ้า นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นตัวเร่งในการสังเคราะห์สารประกอบแอมโมเนียมไตรเทอร์เชียรี ซึ่งใช้อย่างแพร่หลายในสารลดแรงตึงผิวและสารฆ่าเชื้อ บทบาทในการส่งเสริมปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพและเลือกสรรทำให้มีคุณค่าทั้งในอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการ