Die Bitterkeit der Verbindung bestimmt die meisten Anwendungen von Denatonium. Denatoniumbenzoat wird verwendet, um Ethanol zu vergällen, so dass es in Bezug auf Steuern und Verkaufsbeschränkungen nicht als alkoholisches Getränk behandelt wird. Eine bestimmte Bezeichnung, SD-40B, weist darauf hin, dass Ethanol mit Denatoniumbenzoat vergällt wurde.

Denatonium ist häufig in Placebos enthalten, die in klinischen Studien verwendet werden, um den bitteren Geschmack bestimmter Medikamente nachzuahmen.

Denatonium hält auch vom Konsum schädlicher Alkohole wie Methanol und von Zusatzstoffen wie Ethylenglykol ab. Denatonium wird in Franzbranntwein als inaktive Zutat verwendet. Außerdem wird es vielen schädlichen Flüssigkeiten zugesetzt, darunter Lösungsmitteln (z. B. Nagellackentferner), Farben, Lacken, Toilettenartikeln und anderen Körperpflegeprodukten, speziellem Nagellack gegen Nägelkauen und verschiedenen anderen Haushaltsprodukten. Es wird auch weniger gefährlichen Aerosolprodukten (z. B. Gasentfeuchtern) zugesetzt, um den Missbrauch der flüchtigen Dämpfe durch Inhalation zu verhindern.

Im Jahr 1995 verlangte der US-Bundesstaat Oregon, dass Denatoniumbenzoat Produkten zugesetzt wird, die süß schmeckendes Ethylenglykol und Methanol enthalten, wie z. B. Frostschutzmittel und Scheibenwaschflüssigkeit, um Vergiftungen bei Kindern und Tieren zu verhindern. Im Dezember 2012 erklärten sich die US-Hersteller freiwillig bereit, Frostschutzmittel, die landesweit verkauft werden, mit Denatoniumbenzoat zu versetzen.

Tiere reagieren bekanntermaßen unterschiedlich empfindlich auf die Wirkung von Denatonium. Es wird in einigen Tierabwehrmitteln verwendet (insbesondere für große Säugetiere wie Rehe). Es wurde verwendet, um Rattengifte vor dem Verzehr durch Menschen zu schützen, da Menschen Denatonium in viel niedrigeren Konzentrationen als Nagetiere wahrnehmen können.

Der abstoßende Geschmack von Denatonium kann als Abschreckung für Produkte verwendet werden, die nicht für den Verzehr bestimmt sind und/oder beim Verzehr schädlich sind. So sind die Spielkarten der Nintendo Switch mit Denatoniumbenzoat beschichtet, um zu verhindern, dass kleine Kinder sie verzehren.