เมซิทิลไฮดราซีนไฮโดรคลอไรด์ใช้หลัก ๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเตรียมสารประกอบเฮเตอโรไซคลิกต่าง ๆ โดยมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์อินโดล ซึ่งเป็นโครงสร้างสำคัญในเภสัชภัณฑ์และสารเคมีเกษตร สารประกอบนี้ยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนาสีย้อมและเม็ดสี เนื่องจากความสามารถในการสร้างตัวกลางที่เสถียร นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการเตรียมอนุพันธ์ไฮดราซอน ซึ่งมีคุณค่าในเคมีวิเคราะห์สำหรับการตรวจจับและการวัดปริมาณสารประกอบคาร์บอนิล ความตอบสนองของมันกับอัลดีไฮด์และคีโตนทำให้เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการสร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน