O-(2-Chlorobenzyl)hydroxylamine hydrochloride ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นบล็อกก่อสร้างที่หลากหลายสำหรับการเตรียมสารประกอบเคมีต่างๆ โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์เภสัชภัณฑ์ โดยเฉพาะในการพัฒนายาที่มุ่งเป้าไปที่ความผิดปกติทางระบบประสาทและการอักเสบ สารนี้ยังถูกนำมาใช้ในการสร้างสารเชลติ้งเอเจนต์ ซึ่งมีประโยชน์ในการกักเก็บไอออนโลหะและการเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการผลิตสารเคมีเกษตร สนับสนุนการพัฒนายาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับสารประกอบคาร์บอนิลทำให้มีคุณค่าต่อการก่อตัวของออกซิม ซึ่งมีความสำคัญในเคมีวิเคราะห์และวิทยาศาสตร์วัสดุ