พาลลาเดียมไฮดรอกไซด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาการสังเคราะห์อินทรีย์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการไฮโดรเจนเนชันและออกซิเดชัน มีบทบาทสำคัญในการผลิตสารเคมีละเอียดและเภสัชภัณฑ์ โดยช่วยในการลดเลือกสรรของพันธะคู่หรือกลุ่มไนโตร นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การเร่งปฏิกิริยาทางสิ่งแวดล้อม ซึ่งช่วยในการย่อยสลายมลพิษที่เป็นอันตราย พาลลาเดียมไฮดรอกไซด์ยังถูกใช้ในการเตรียมสารประกอบพาลลาเดียมอื่นๆ ซึ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาการจับคู่ข้ามในการสร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน