Trimethylphenylammonium bromide ใช้อย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบ phase-transfer ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยช่วยถ่ายโอนสารตั้งต้นระหว่างเฟสที่ไม่ละลายกัน ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาและผลผลิตเพิ่มขึ้นในกระบวนการต่าง ๆ เช่น การอัลคิลเลชัน การออกซิเดชัน และการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก

ในสาขาเคมีโพลิเมอร์ สารนี้ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งหรือสารเติมแต่งในการผลิตโพลิเมอร์บางชนิด ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติและประสิทธิภาพการแปรรูป นอกจากนี้ ยังนำไปใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีเฉพาะทางและยา โดยคุณสมบัติตัวเร่งช่วยในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน

สารนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในงานศึกษาทางไฟฟ้าเคมี โดยเฉพาะในการพัฒนาไอออนิกเหลวและอิเล็กโทรไลต์สำหรับแบตเตอรี่และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ เนื่องจากลักษณะไอออนิกและความเสถียรของมัน บทบาทในการอำนวยความสะดวกปฏิกิริยาเคมีที่มีประสิทธิภาพและการสังเคราะห์วัสดุทำให้เป็นส่วนประกอบที่มีคุณค่าสำคัญในแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมและการวิจัยต่าง ๆ