TBAB hat viele Anwendungen. Neben der Phasenübertragungskatalyse dient es als Elektrolyt in der Elektrochemie, als Tensid in einigen chemischen Prozessen sowie als Katalysator für organische Synthesereaktionen wie Alkylierungen und Acylierungen. Es ist außerdem in der analytischen Chemie für Ionen-Paar-Chromatographie nützlich. Im Pharmasektor kann es bei der Synthese einiger Arzneistoffmoleküle eingesetzt werden, wo es in den vielen Schritten der chemischen Umwandlungen nützlich sein kann.