O-Benzylhydroxylamine hydrochloride ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี โดยเฉพาะในขั้นตอนการสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน มันมักถูกใช้เป็นสารตั้งต้นหรือรีเอเจนต์ในการสร้างพันธะเคมีประเภทต่างๆ เช่น การสังเคราะห์สารประกอบไฮดรอกซิลามีน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมยาและเคมีภัณฑ์ นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการปรับเปลี่ยนโมเลกุลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ หรือเพื่อสร้างสารเคมีใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะทาง ในอุตสาหกรรมวิจัยและพัฒนา มันเป็นสารที่มีประโยชน์ในการศึกษาปฏิกิริยาเคมีและกลไกการเกิดปฏิกิริยา