สารละลายพัลลาเดียมไนเตรตถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะในการสังเคราะห์อินทรีย์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาพัลลาเดียม ตัวเร่งเหล่านี้มีความสำคัญในปฏิกิริยาการจับคู่ข้าม เช่น ปฏิกิริยาซูซูกิและเฮ็ค ซึ่งเป็นจุดสำคัญในการผลิตยา สารเคมีเกษตร และสารเคมีละเอียด นอกจากนี้ สารละลายนี้ยังถูกใช้ในอุตสาหกรรมการชุบแบบไร้ไฟฟ้าเพื่อสะสมพัลลาเดียมบนพื้นผิวต่างๆ เพิ่มความนำไฟฟ้าและความต้านทานการกัดกร่อน ในวิทยาศาสตร์วัสดุ ถูกใช้ในการสร้างนาโนวัสดุฐานพัลลาเดียม ซึ่งมีการประยุกต์ใช้ในการเก็บไฮโดรเจน การตรวจจับ และเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง บทบาทในเคมีวิเคราะห์รวมถึงการเป็นสารเคมีสำหรับการวิเคราะห์โลหะปริมาณร่องรอย และในการเตรียมมาตรฐานพัลลาเดียมสำหรับการสอบเทียบ