Kyselina methansulfonová se používá jako katalyzátor v organických reakcích, zejména esterifikačních, alkylačních a kondenzačních reakcích, a to díky své netěkavé povaze a rozpustnosti v organických rozpouštědlech.
Podílí se také na výrobě esterů škrobu, oxidátových esterů vosků, esterů kyseliny benzoové, fenolických esterů nebo alkylesterů.
Reaguje s borohydridem sodným v přítomnosti polárního rozpouštědla tetrahydrofuranu za vzniku komplexu boran-tetrahydrofuran.
Díky své čistotě a absenci chloridů nachází uplatnění v bateriích. Ve farmaceutickém průmyslu se používá k výrobě aktivních farmaceutických složek, jako je telmisartan a eprosartan.
Je užitečný v iontové chromatografii a je zdrojem uhlíku a energie pro některé gramnegativní methylotropní bakterie. Podílí se na deprotekci peptidů.
