Picolinic acid N-oxide ถูกใช้หลักๆ ในสาขาการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารกลางที่หลากหลาย มีบทบาทสำคัญในการเตรียมสารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิกต่างๆ ซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนายาและสารเคมีเกษตร นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในเคมีเชิงประสานเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์กับไอออนโลหะ ช่วยในการศึกษากระบวนการเร่งปฏิกิริยาและวิทยาศาสตร์วัสดุ การประยุกต์ใช้ยังครอบคลุมถึงการวิจัยในเคมีชีวอนินทรีย์ ซึ่งช่วยในการทำความเข้าใจปฏิกิริยาของไอออนโลหะในระบบชีวภาพ