Clorhidrato de hidroxilamina úsase en síntese orgánica para a preparación de oximas e ácidos hidroxámicos a partir de ácidos carboxílicos, hidroxiaminas substituídas con N e O e reaccións de adición de dobre enlace carbono-carbono.

Durante o método de bromuro de acetilo para extraer lignina da biomasa lignocelulósica, Clorhidrato de hidroxilamina pódese usar para eliminar o bromo e o polibromuro da solución.

Nos tratamentos superficiais, úsase na preparación de axentes anti-pel, inhibidores de corrosión e aditivos máis limpos. Tamén é un material de partida para a fabricación de produtos farmacéuticos e agroquímicos. 

Nas industrias do caucho e do plástico, é un antioxidante, acelerador de vulcanización e eliminador de radicais.

Tamén se usa como fixador para colorantes téxtiles, auxiliar nalgúns procesos de tinguidura, como axuda para a extracción e flotación de metais, como antioxidante en ácidos graxos e xabóns e como estabilizador de cor e aditivo de emulsión en películas en cor.