ثلاثي ميثيل أمين أكسيد ثنائي الهيدرات هو عامل مؤكسد في التخليق العضوي. يستخدم كعامل مؤكسد في التخليق العضوي، وفي صنع مركبات الأمونيوم الرباعية، وكعامل تحذير للغازات القابلة للاشتعال. كما يعمل كعامل منكه أو مساعد، وعامل مؤكسد للهيدروكسلة الحفزية رباعي أكسيد الأوسميوم للأوليفينات المعوقة. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم ككاشف لانقسام روابط C-H وعامل نزع الكربونيل للتفاعلات الخالية من المذيبات. وهو أسموليت مزدوج الطبيعة يمكنه مواجهة تأثيرات اليوريا والضغط والجليد المزيلة للطبيعة وتثبيت البروتينات. يستخدم أيضًا كعامل نقل أكسجين لتعزيز الهدرجة التنسيقية الحفزية للعناقيد غير المتجانسة، وكعامل حفاز في تحضير بوليمرات مستقرة حرارياً تحتوي على قضبان نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم ومركبات نانوية من أشباه الموصلات/المعادن.