Hydroxylaminehydrochloride wordt gebruikt in organische synthese voor de bereiding van oximen en hydroxaminezuren uit carbonzuren, N- en O-gesubstitueerde hydroxyaminen en additiereacties van koolstof-koolstof dubbele binding.

Tijdens de acetylbromidemethode om lignine uit lignocellulosebiomassa te extraheren, Hydroxylaminehydrochloride kan worden gebruikt om broom en polybromide uit de oplossing te verwijderen.

Bij oppervlaktebehandelingen wordt het gebruikt bij de bereiding van middelen tegen huidvorming, corrosieremmers en schonere additieven. Het is ook een grondstof voor de productie van farmaceutische en landbouwchemicaliën. 

In de rubber- en kunststofindustrie is het een antioxidant, vulkanisatieversneller en radicalenvanger.

Het wordt ook gebruikt als fixeermiddel voor textielkleurstoffen, als hulpmiddel bij sommige verfprocessen, als metaalextractie en flotatiehulpmiddel, als antioxidant in vetzuren en zepen, en als kleurstabilisator en emulsietoevoeging in kleurenfilms.