O-Benzylhydroxylamine hydrochloride ใช้เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเตรียมยาและเคมีภัณฑ์ละเอียด มันมักถูกนำมาใช้ในการก่อตัวของออกซิม ซึ่งมีคุณค่ามากในการสังเคราะห์สารประกอบชีวภาพหลากหลาย นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นกลุ่มปกป้องสำหรับสารประกอบคาร์บอนิลในปฏิกิริยาอินทรีย์ที่ซับซ้อน ช่วยในการปรับเปลี่ยนโมเลกุลอย่างเลือกสรร การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่การพัฒนาสารเคมีเกษตรและวิทยาศาสตร์วัสดุ โดยมีส่วนช่วยในการสร้างโพลิเมอร์และสารเคลือบพิเศษ