Kwas metanosulfonowy stosuje się jako katalizator w reakcjach organicznych, mianowicie reakcjach estryfikacji, alkilowania i kondensacji, ze względu na jego nielotny charakter i rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych.
Zajmuje się także produkcją estrów skrobi, estrów oksydanowych wosków, estrów kwasu benzoesowego, estrów fenolowych czy estrów alkilowych.
Reaguje z borowodorkiem sodu w obecności polarnego rozpuszczalnika, tetrahydrofuranu, tworząc kompleks boran-tetrahydrofuran.
Znajduje zastosowanie w akumulatorach ze względu na swoją czystość i brak chlorków. W przemyśle farmaceutycznym wykorzystuje się go do produkcji aktywnych składników farmaceutycznych, takich jak telmisartan i eprosartan.
Jest przydatny w chromatografii jonowej i jest źródłem węgla i energii dla niektórych gram-ujemnych bakterii metylotropowych. Bierze udział w odbezpieczaniu peptydów.
