Tetramethylammonium nitrate ใช้หลักๆ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนเฟสในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ เพื่ออำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบในเฟสที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมของเหลวไอออนิก ซึ่งถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่และตัวทำละลายในปฏิกิริยาเคมี นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวเรย์เจนต์ในการสังเคราะห์สารประกอบแอมโมเนียมควอเทอร์นารี ซึ่งมีแอปพลิเคชันในน้ำยาฆ่าเชื้อ สารลดแรงตึงผิว และน้ำยาปรับผ้านุ่ม