ทริบิวทิลเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบถ่ายโอนเฟสในการสังเคราะห์อินทรีย์ มันช่วยอำนวยความสะดวกในการถ่ายโอนสารตั้งต้นระหว่างเฟสที่ไม่ละลายกัน ส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาและผลผลิตเพิ่มขึ้น สารประกอบนี้มีประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษในปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก โดยช่วยขนส่งไอออนลบจากเฟสน้ำไปยังเฟสอินทรีย์ นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์ยา สารเคมีเกษตร และสารเคมีพิเศษ นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมไอออนิกเหลว ซึ่งถูกนำไปประยุกต์ในสาขาต่างๆ เช่น เคมีไฟฟ้า การเร่งปฏิกิริยา และวิทยาศาสตร์วัสดุ ความสามารถในการทำให้สารกลางปฏิกิริยาที่ทำปฏิกิริยาได้คงตัวทำให้มีคุณค่าต่อกระบวนการพอลิเมอริเซชันด้วย