สารละลายลิเธียมซัลเฟตถูกใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับวัสดุแคโทด นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีบนฐานลิเธียมอื่นๆ สำหรับการผลิตเซรามิกและแก้ว ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกระแทกทางความร้อนและลดอุณหภูมิหลอมละลาย ในงานประยุกต์ทางไฟฟ้าเคมี มันทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์เนื่องจากมีค่าการนำไอออนสูง นอกจากนี้ สารละลายลิเธียมซัลเฟตยังใช้ในระบบปรับคุณภาพอากาศ โดยช่วยดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ บทบาทของมันในงานวิจัยเภสัชกรรมรวมถึงการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับยาควบคุมอารมณ์ แม้ว่าจะไม่ได้รับการบริหารโดยตรงในรูปแบบสารละลายสำหรับการรักษาทางการแพทย์