Tetramethylammonium bisulfate ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นตัวเร่งถ่ายโอนเฟส (phase-transfer catalyst) ซึ่งช่วยถ่ายโอนสารตั้งต้นระหว่างเฟสที่ไม่ละลายกัน ทำให้อัตราและผลผลิตของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น สารนี้มีประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษในปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก โดยช่วยในการอัลคิเลชันของสารตั้งต้นต่างๆ นอกจากนี้ ยังใช้ในการเตรียมสารประกอบแอมโมเนียมไตรเทอร์นารี ซึ่งนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสารลดแรงตึงผิว ยาฆ่าเชื้อ และน้ำยาปรับอ่อนผ้า ในสาขาการทางไฟฟ้าเคมี ใช้เป็นสารเติมในอิเล็กโทรไลต์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุ บทบาทในงานเหล่านี้แสดงถึงความหลากหลายในทั้งอุตสาหกรรมและการวิจัย