Det brukes blant annet som løsningsmiddel i industrien, til produksjon av insektgift (klorpikrin), til produksjon av legemidler, i organisk syntese, i sprengstoff og som drivstoff i motorsport, for eksempel drag-racing og i miniatyr-motorer. Siden nitrometan inneholder eget oksygen, er det langt mindre behov for tilført oksygen for å oppnå full forbrenning, sammenlignet med bensin. Mens det kreves 14,6 kilo luft for å forbrenne 1 kg bensin, trengs det bare 1,7 kg luft for å forbrenne 1 kg nitrometan. Nitrometan gir ca. 2,3 ganger mer kraft når det forbrennes i motoren sammen med en gitt mengde oksygen, sammenlignet med bensin. Som drivstoff i miniatyr-motorer blandes nitrometan med metanol og motorolje i forskjellige blandings-forhold.