ใช้ไฮดรอกซิลามีนในอุตสาหกรรมเคมีหลายประเภท โดยเฉพาะในการสังเคราะห์สารประกอบที่มีไนโตรเจน เช่น ออกซิม ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำคัญในการผลิตคาปโรแลคตาม วัตถุดิบหลักในการผลิตไนลอน-6 นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการผลิตยาฆ่าเชื้อ สารต้านอนุมูลอิสระ และในอุตสาหกรรมยาเพื่อสร้างสารออกฤทธิ์บางชนิด รวมถึงสารตั้งต้นสำหรับยาและโพลิเมอร์

ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ไฮดรอกซิลามีนในการทำความสะอาดและกัดกร่อนชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากมีความสามารถในการละลายออกไซด์ของโลหะบางชนิดได้ดี โดยเฉพาะออกไซด์ของทองแดงและเหล็ก

นอกจากนี้ยังใช้ในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์เพื่อจับสารคาร์บอนิล เช่น แอลดีไฮด์และคีโตน ทำให้สามารถแยกหรือตรวจวัดสารเหล่านี้ได้ง่ายขึ้น และทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์และสารรีดิวซ์ในสังเคราะห์อินทรีย์ รวมถึงในงานชีวเคมีสำหรับปรับเปลี่ยนกลุ่มคาร์บอนิลและศึกษากลไกเอนไซม์