主要用途在于从醇制备甲基磺酰酯，反应过程中需要非亲核性碱的参与。甲基磺酸酯可用于亲核取代反应、消除反应、还原反应、重排反应的中间体。当使用路易斯酸和肟处理时，甲磺酸酯可发生贝克曼重排。甲磺酸酯有时还可用于醇的保护基，该保护基在酸性条件下稳定且可通过钠汞齐脱保护至醇。
甲基磺酰胺.甲基磺酰氯可与胺反应，形成甲基磺酰胺。不同于甲磺酰酯，甲基磺酰胺是一种在酸性和碱性条件下皆非常稳定的官能团。若作为保护基保护胺基，脱保护时可使用四氢锂铝或溶解金属还原反应。
与炔