Stosowany jest głównie jako zasada, katalizator, rozpuszczalnik i surowiec w syntezie organicznej. Stosowany jest także jako paliwo wysokoenergetyczne, przyspieszacz wulkanizacji gumy, inhibitor tetrafluoroetylenu, środek powierzchniowo czynny, środek zwilżający, środek konserwujący i bakteriobójczy.
Trietyloaminajest najprostszą homotripodstawioną aminą trzeciorzędową, która jest cieczą w temperaturze pokojowej. Dlatego jest szeroko stosowany jako rozpuszczalnik i zasada w syntezie organicznej. Na ogół określa się go skrótem Et3N, NEt3 lub TEA. Jest to jedna z najczęściej stosowanych zasad organicznych w syntezie organicznej, ma temperaturę wrzenia około 89 stopni Celsjusza i jest stosunkowo łatwa do usunięcia przez destylację. Rozpuszczalność jego chlorowodorku i bromowodorku w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak eter, nie jest zbyt wysoka, dlatego czasami można je bezpośrednio oddzielić przez filtrację. Prostsza trimetyloamina jest w normalnych warunkach bezbarwnym gazem i należy ją przechowywać w zbiorniku gazu pod ciśnieniem lub w postaci 40% roztworu wodnego. Nie jest tak łatwy w użyciu jak trietyloamina.
Trietyloaminę można stosować jako katalizator alkaliczny w reakcji utleniania Swerna, reakcjach eliminacji takich jak odwodorohalogenowanie, reakcja Hecka, wytwarzaniu eterów sililowo-enolowych, wytwarzaniu estrów i amidów z chlorków acylowych oraz przy dodawaniu grup ochronnych do grup hydroksylowych, karboksylowych i grupy aminowe. Może reagować z kwasem solnym, otrzymując chlorowodorek trietyloaminy i reagować ze środkami alkilującymi, otrzymując odpowiednie czwartorzędowe sole amoniowe.Trietyloaminai nienasycone chlorki/bezwodniki acylu będą wytwarzać rozpuszczalne w wodzie, biotoksyczne sprzężone kompleksy, szczególnie w syntezie biomateriałów. Reakcja ta będzie miała znaczący wpływ na późniejsze eksperymenty komórkowe. Niedawno doniesiono, że kompleks ten będzie powodował efekt barwiący na usieciowanych poliestrach otrzymanych przez kondensację nienasyconych chlorków/bezwodników acylu z końcowymi grupami hydroksylowymi polimeru. Sugeruje się, że nieorganiczne słabe zasady, takie jak węglan potasu, zastępują katalityczną rolętrietyloaminaw takich reakcjach. Metoda ta może również uprościć etapy oczyszczania produktu.
