Hydroxylaminhydroklorid används i organisk syntes för framställning av oximer och hydroxaminsyror från karboxylsyror, N- och O-substituerade hydroxiaminer och additionsreaktioner av kol-kol-dubbelbindning.

Under acetylbromidmetoden för att extrahera lignin från lignocellulos biomassa, Hydroxylaminhydroklorid kan användas för att avlägsna brom och polybromid från lösningen.

Vid ytbehandlingar används den vid beredning av hudskyddsmedel, korrosionshämmare och renare tillsatser. Det är också ett utgångsmaterial för tillverkning av läkemedel och jordbrukskemikalier. 

I gummi- och plastindustrin är det en antioxidant, vulkaniseringsaccelerator och radikal borttagare.

Det används också som fixeringsmedel för textilfärgämnen, hjälpmedel vid vissa färgningsprocesser, som ett metallextraktions- och flotationshjälpmedel, som en antioxidant i fettsyror och tvålar och som en färgstabilisator och emulsionstillsats i färgfilmer.