Methyltrioctylammonium chloride ใช้อย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบถ่ายโอนเฟส (phase transfer catalyst) ในการสังเคราะห์อินทรีย์ ช่วยถ่ายโอนสารตั้งต้นระหว่างเฟสที่ไม่ละลายกัน โดยเฉพาะในปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกและการออกซิเดชัน

นอกจากนี้ ใช้ในการสกัดและแยกไอออนโลหะ เช่น ในกระบวนการไฮโดรเมทัลลูร์จี (hydrometallurgical processes) เนื่องจากสามารถสร้างคอมเพล็กซ์กับโลหะต่างๆ และช่วยในการสกัดและแยกสารอินทรีย์ในกระบวนการทางเคมี โดยเฉพาะในกระบวนการสกัดด้วยของเหลว-ของเหลว (liquid-liquid extraction) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแยกสารเป้าหมายออกจากส่วนผสม

ยังใช้ในการเตรียมไอออนิกเหลว (ionic liquids) ซึ่งนำไปใช้ในเคมีสีเขียวเนื่องจากความผันผวนต่ำและความเสถียรทางความร้อนสูง

ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม ใช้เป็นสารกลางในการสังเคราะห์ยาบางชนิดและเป็นสารคงตัว (stabilizer) ในสูตรยา

คุณสมบัติสารลดแรงตึงผิว (surfactant) ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอิมัลซิไฟเออร์และสารกระจาย (dispersants) ในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและเกษตร นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์สารเคมีอื่นๆ และเป็นส่วนประกอบในสารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตสารเคลือบผิว ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด และน้ำยาปรับผ้านุ่ม

ในด้านการวิจัย ใช้เป็นสารเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาบางประเภท และเป็นสารปรับสภาพ (conditioning agent) ในกระบวนการทางชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุล ยังพบการใช้งานในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เพื่อปรับปรุงกระบวนการแยกและทำให้สารมีความบริสุทธิ์มากขึ้น