2,2,4-ไตรเมทิลเฮกเซนถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบในน้ำมันเชื้อเพลิง โดยเฉพาะในน้ำมันเบนซินเพื่อปรับปรุงค่าออกเทน ซึ่งช่วยลดการน็อคของเครื่องยนต์และเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตสี, กาว, และสารเคลือบผิว เนื่องจากมีคุณสมบัติในการละลายได้ดีและระเหยง่าย ยังมีการนำไปใช้ในกระบวนการทางเคมีเพื่อเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีอื่นๆ อีกด้วย