Det brukes hovedsakelig som base, katalysator, løsemiddel og råmateriale i organisk syntese. Det brukes også som høyenergidrivstoff, gummivulkaniseringsakselerator, tetrafluoretylenhemmer, overflateaktivt middel, fuktemiddel, konserveringsmiddel og bakteriedrepende middel.
Trietylaminer det enkleste homotrisubstituerte tertiære aminet som er flytende ved romtemperatur. Derfor er det mye brukt som løsningsmiddel og base i organisk syntese. Det er generelt forkortet som Et3N, NEt3 eller TEA. Det er en av de mest brukte organiske basene i organisk syntese, med et kokepunkt på ca. 89 grader Celsius, og er relativt lett å fjerne ved destillasjon. Løseligheten av dets hydroklorid og hydrobromid i organiske løsningsmidler som eter er ikke veldig høy, så det kan noen ganger separeres direkte ved filtrering. Det enklere trimetylaminet er en fargeløs gass under normale forhold og må lagres i en gasstank under trykk eller i form av en 40 % vandig løsning. Det er ikke like enkelt å bruke som trietylamin.
Trietylamin kan brukes som en alkalisk katalysator i Swern-oksidasjonsreaksjonen, elimineringsreaksjoner som dehydrohalogenering, Heck-reaksjon, fremstilling av silylenoletere, fremstilling av estere og amider fra acylklorider, og i tillegg av beskyttende grupper til hydroksyl, karboksyl og aminogrupper. Det kan reagere med saltsyre for å oppnå trietylaminhydroklorid, og reagere med alkyleringsmidler for å oppnå de tilsvarende kvaternære ammoniumsalter.Trietylaminog umettede acylklorider/anhydrider vil produsere vannløselige, biotoksiske konjugerte komplekser, spesielt ved syntese av biomaterialer. Denne reaksjonen vil ha en betydelig innvirkning på påfølgende celleeksperimenter. Det har nylig blitt rapportert at dette komplekset vil gi en fargeeffekt på tverrbundne polyestere oppnådd ved kondensering av umettede acylklorider/anhydrider med polymerterminale hydroksylgrupper. Uorganiske svake baser som kaliumkarbonat er foreslått å erstatte den katalytiske rollen tiltrietylamini slike reaksjoner. Denne metoden kan også forenkle rensetrinnene til produktet.
