Hal ini terutama digunakan sebagai basa, katalis, pelarut dan bahan baku dalam sintesis organik. Ia juga digunakan sebagai bahan bakar berenergi tinggi, akselerator vulkanisasi karet, penghambat tetrafluoroetilen, surfaktan, bahan pembasah, pengawet dan bakterisida.
Trietilaminaadalah amina tersier homotrisubstitusi paling sederhana yang berbentuk cair pada suhu kamar. Oleh karena itu, banyak digunakan sebagai pelarut dan basa dalam sintesis organik. Umumnya disingkat Et3N, NEt3 atau TEA. Ini adalah salah satu basa organik yang paling umum digunakan dalam sintesis organik, dengan titik didih sekitar 89 derajat Celcius, dan relatif mudah dihilangkan dengan distilasi. Kelarutan hidroklorida dan hidrobromidanya dalam pelarut organik seperti eter tidak terlalu tinggi, sehingga terkadang dapat langsung dipisahkan melalui filtrasi. Trimetilamina yang lebih sederhana adalah gas tidak berwarna dalam kondisi normal dan harus disimpan dalam tangki bensin di bawah tekanan atau dalam bentuk larutan berair 40%. Penggunaannya tidak semudah trietilamina.
Trietilamina dapat digunakan sebagai katalis basa dalam reaksi oksidasi Swern, reaksi eliminasi seperti dehidrohalogenasi, reaksi Heck, pembuatan silil enol eter, pembuatan ester dan tengah dari asil klorida, dan dalam penambahan gugus pelindung pada hidroksil, karboksil dan gugus amino. Ia dapat bereaksi dengan asam klorida untuk memperoleh trietilamina hidroklorida, dan bereaksi dengan zat pengalkilasi untuk memperoleh garam amonium kuaterner yang sesuai.Trietilaminadan asil klorida/anhidrida tak jenuh akan menghasilkan kompleks terkonjugasi biotoksik yang larut dalam air, terutama dalam sintesis biomaterial. Reaksi ini akan berdampak signifikan pada percobaan sel selanjutnya. Baru-baru ini dilaporkan bahwa kompleks ini akan menghasilkan efek pewarnaan pada poliester ikatan silang yang diperoleh melalui kondensasi asil klorida/anhidrida tak jenuh dengan gugus hidroksil terminal polimer. Basa lemah anorganik seperti kalium karbonat disarankan untuk menggantikan peran katalitiktrietilaminadalam reaksi seperti itu. Cara ini juga dapat mempermudah langkah pemurnian produk.
