4-Methylmorpholine N-oxide monohydrate ใช้เป็นตัวทำละลายที่มีประสิทธิภาพในการละลายเซลลูโลส ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของวัสดุจากเซลลูโลส ในกระบวนการผลิตเส้นใยไลโอเซล (lyocell) เพื่อสร้างเส้นใยสำหรับสิ่งทอ นอกจากนี้ ยังใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีเป็นตัวออกซิไดซ์ในปฏิกิริยาอินทรีย์บางประเภท เช่น Sharpless dihydroxylation ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง และยังสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยาเพื่อเป็นส่วนประกอบในการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ทางเภสัชกรรมและเป็นสาร стабилизатор ในกระบวนการเคมีบางอย่าง นอกจากนี้ ความสามารถในการละลายสารประกอบขั้วทำให้มีคุณค่าในงานวิจัยและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องการคุณสมบัติตัวทำละลายที่แม่นยำ