De bitterheid van de verbinding vormt de leidraad voor de meeste toepassingen van denatonium. Denatoniumbenzoaat wordt gebruikt om ethanol te denatureren, zodat het niet wordt behandeld als een alcoholische drank wat betreft belastingen en verkoopbeperkingen. Eén aanduiding in het bijzonder, SD-40B, geeft aan dat ethanol is gedenatureerd met behulp van denatoniumbenzoaat.

Denatonium wordt vaak gebruikt in placebo-medicijnen die in klinische proeven worden gebruikt om de bittere smaak van bepaalde medicijnen na te bootsen.

Denatonium ontmoedigt ook de consumptie van schadelijke alcoholen zoals methanol, en additieven zoals ethyleenglycol. Denatonium wordt gebruikt in wrijfalcohol als een inactief ingrediënt. Het wordt ook toegevoegd aan vele soorten schadelijke vloeistoffen, waaronder oplosmiddelen (zoals nagellakremover), verf, lak, toiletartikelen en andere artikelen voor persoonlijke verzorging, speciale nagellak om nagelbijten te voorkomen, en diverse andere huishoudelijke producten. Het wordt ook toegevoegd aan minder gevaarlijke aërosolproducten (zoals gasverstuivers) om inhalatiemisbruik van de vluchtige dampen te ontmoedigen.

In 1995 eiste de Amerikaanse staat Oregon dat denatoniumbenzoaat werd toegevoegd aan producten die ethyleenglycol en methanol met een zoete smaak bevatten, zoals antivriesmiddel en ruitensproeiervloeistof, om vergiftigingen van kinderen en dieren te voorkomen. In december 2012 zijn Amerikaanse fabrikanten vrijwillig overeengekomen om denatoniumbenzoaat toe te voegen aan antivries die in het hele land wordt verkocht.

Dieren zijn bekend met verschillende gevoeligheden voor de effecten van denatonium. Het wordt gebruikt in sommige afweermiddelen voor dieren (vooral voor grote zoogdieren als herten). Het is gebruikt om rattengif te beschermen tegen menselijke consumptie, omdat mensen denatonium in veel lagere concentraties kunnen detecteren dan knaagdieren.

De afstotende smaak van denatonium kan worden gebruikt als een afschrikmiddel op producten die niet zijn ontworpen voor consumptie, en/of schadelijk zijn bij consumptie. Beroemd is dat de Nintendo Switch-spelkaarten zijn gecoat met denatoniumbenzoaat om te voorkomen dat jonge kinderen ze consumeren.