บิวทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมบราไมด์ ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบถ่ายโอนเฟสในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยช่วยอำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบในเฟสที่แตกต่างกัน เช่น ชั้นน้ำและชั้นอินทรีย์ มีประสิทธิภาพสูงโดยเฉพาะในปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก โดยช่วยเพิ่มการถ่ายโอนไอออนลบเข้าเฟสอินทรีย์ สารประกอบนี้ยังใช้ในการเตรียมไอออนิกเหลว และเป็นสารลดแรงตึงผิวในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากนี้ ยังประยุกต์ใช้ในการสังเคราะห์ยาและสารเคมีเกษตร เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและผลผลิตของปฏิกิริยา บทบาทในกระบวนการโพลิเมอไรเซชัน โดยเฉพาะการผลิตโพลิเมอร์พิเศษ ก็มีความสำคัญ