tert-Butyl nitrite ใช้หลักๆ เป็นรีเอเจนต์ในการสังเคราะห์อินทรีย์ ช่วยในการก่อตัวของสารประกอบไนโตรโซและไดอะโซเนียมซอลต์ ซึ่งเป็นอินเตอร์มีเดียตสำคัญในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตยา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์ยาที่ต้องการขั้นตอนไนโตรเซชันหรือไดอะโซติเซชัน ในอุตสาหกรรม ใช้เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมตัวเร่งยางและสารยับยั้งการกัดกร่อน นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในเคมีวิเคราะห์เป็นสารเดริวาทิไวซ์สำหรับตรวจจับเอมีนและสารประกอบไนโตรเจนอื่นๆ การใช้ในบริบทสันทนาการ แม้จะผิดกฎหมายและอันตราย แต่เป็นที่ทราบสำหรับผลขยายหลอดเลือด ควรใช้ด้วยความระมัดระวังเนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นสารไวไฟและอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพหากสัมผัสหรือสูดดม