Clorhidrat de hidroxilamină este utilizat în sinteza organică pentru prepararea oximelor și acizilor hidroxamici din acizii carboxilici, hidroxiaminele substituite cu N și O și reacțiile de adăugare a dublei legături carbon-carbon.

În timpul metodei de bromură de acetil de extragere a ligninei din biomasa lignocelulozică, Clorhidrat de hidroxilamină poate fi utilizat pentru a elimina bromul și polibromura din soluție.

În tratamentele de suprafață, este utilizat la prepararea agenților anti-jupuire, a inhibitorilor de coroziune și a aditivilor mai curați. Este, de asemenea, un material de pornire pentru fabricarea produselor farmaceutice și agrochimice. 

În industria cauciucului și a materialelor plastice, este un antioxidant, accelerator de vulcanizare și eliminator de radicali.

Este, de asemenea, utilizat ca fixativ pentru coloranții textile, auxiliar în unele procese de vopsire, ca ajutor de extracție și flotație a metalelor, ca antioxidant în acizi grași și săpunuri și ca stabilizator de culoare și aditiv de emulsie în filmele color.