Hydroxylaminhydrochlorid anvendes i organisk syntese til fremstilling af oximer og hydroxaminsyrer ud fra carboxylsyrer, N- og O-substituerede hydroxyaminer og additionsreaktioner af carbon-carbon dobbeltbinding.

Under acetylbromidmetoden til ekstraktion af lignin fra lignocellulosebiomasse, Hydroxylaminhydrochlorid kan bruges til at fjerne brom og polybromid fra opløsningen.

I overfladebehandlinger bruges det til fremstilling af anti-skinning-midler, korrosionshæmmere og renere tilsætningsstoffer. Det er også et udgangsmateriale til fremstilling af lægemidler og landbrugskemikalier. 

I gummi- og plastindustrien er det en antioxidant, vulkaniseringsaccelerator og radikal fjernelse.

Det bruges også som et fikseringsmiddel til tekstilfarvestoffer, som hjælpemiddel i nogle farvningsprocesser, som et metalekstraktions- og flotationshjælpemiddel, som en antioxidant i fedtsyrer og sæber og som en farvestabilisator og et emulsionsadditiv i farvefilm.