2,3,5-trimethylpyridine 1-oxide ถูกใช้หลักๆ ในการสังเคราะห์ยา โดยทำหน้าที่เป็นสารกลางในการผลิตยาต่างๆ โดยเฉพาะยาที่เล็งเป้าไปยังระบบประสาทส่วนกลาง นอกจากนี้ยังนำมาใช้ในการพัฒนาสารเคมีเกษตร สนับสนุนการสร้างยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืช ในเคมีอินทรีย์ มันทำหน้าที่เป็นบล็อกก่อสร้างที่หลากหลายสำหรับการสร้างโมเลกุลซับซ้อน เนื่องจากมีกลุ่มออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยาได้ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการวิจัยและพัฒนาเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและการเร่งปฏิกิริยา