ไอโซเอมิล ไนเตรทถูกใช้หลักๆ เป็นสารเติมแต่งเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะในเครื่องยนต์ดีเซลและการแข่งขัน มันทำหน้าที่เป็นสารปรับปรุงเซทาเนียม (cetane improver) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงดีเซลโดยลดเวลาช่วงการจุดระเบิด ส่งผลให้เครื่องยนต์ทำงานนุ่มนวล ลดการน็อค และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมบางอย่างในฐานะตัวทำละลายหรือสารเคมีเนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของมัน ในงานเฉพาะทาง มันยังถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ โดยเฉพาะในการเตรียมเอสเทอร์และอนุพันธ์อื่นๆ