เมทิลซิงก์คลอไรด์ถูกใช้หลักๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารเมทิลเลติ้งเอเจนต์ (methylating agent) มันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการเตรียมสารประกอบออร์กาโนซิงก์ ซึ่งเป็นสารกลางในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ สารประกอบนี้มักถูกนำมาใช้ในปฏิกิริยาครอส-คัปพลิง เช่น Negishi coupling ซึ่งช่วยอำนวยในการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนระหว่างโมเลกุลอินทรีย์ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน รวมถึงยาและเคมีภัณฑ์ละเอียด เนื่องจากความสามารถในการนำกลุ่มเมทิลเข้าไปอย่างมีประสิทธิภาพ บทบาทของมันในกระบวนการพอลิเมอริเซชันก็สำคัญ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหรือโค-คะตะลีสต์ในการผลิตพอลิเมอร์เฉพาะ