ใช้หลัก ๆ เป็นของเหลวไอออนิกในงานอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการต่าง ๆ เนื่องจากมีความเสถียรทางความร้อนสูงและความผันผวนต่ำ นิยมใช้เป็นตัวทำละลายในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะปฏิกิริยาที่ต้องการสภาพแวดล้อมไม่ใช่น้ำและโพลาร์ ช่วยกระบวนการเร่งปฏิกิริยา เช่น ปฏิกิริยาการจับคู่ข้ามแบบเร่งด้วยพัลลาเดียม โดยการทำให้ตัวเร่งเสถียรและเพิ่มประสิทธิภาพปฏิกิริยา

นอกจากนี้ ใช้ในระบบไฟฟ้าเคมี เช่น แบตเตอรี่และตัวเก็บประจุ ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบของอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจากมีค่าการนำไอออนิกดีและหน้าต่างไฟฟ้าเคมีกว้าง คุณสมบัติกันน้ำทำให้เหมาะสำหรับระบบปฏิกิริยาสองระยะและการเร่งปฏิกิริยาแบบถ่ายโอนเฟส

ใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวไอออนิกเหลว (ionic liquid surfactant) ในการสังเคราะห์วัสดุนาโน เช่น การสร้างนาโนซิลิกาหรือนาโนโลหะ โดยช่วยควบคุมขนาดและรูปร่างของอนุภาคนาโนได้ดี เนื่องจากมีความสามารถในการสร้างไมเซลล์ในตัวทำละลายอินทรีย์ นิยมใช้ในกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ต้องการตัวทำละลายที่มีเสถียรภาพสูงและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ช่วยลดของเสียและเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยา

ยังใช้เป็นตัวทำละลายหรือตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาเคมีหลายชนิด เช่น การอัลคิเลชัน อะซิลเลชัน และปฏิกิริยาการควบรวมแบบไคลเซน เนื่องจากมีความคงตัวทางความร้อนและเคมีสูง รวมถึงมีความสามารถในการละลายสารได้ดีในทั้งสารโพลาร์และนอนโพลาร์ นอกจากนี้ ใช้ในกระบวนการแยกและเป็นเมทริกซ์ในสเปกโตรเมตรีมวลสำหรับวิเคราะห์สารประกอบที่ละเอียดอ่อน