在有机合成中，NiCl2及它的水合物有时有着重要作用：
1、是一种温和的路易斯酸，例如促进二烯醇特定选择性异构化；
2、与CrCl2共用促使醛类和碘乙烯偶联合成烯丙醇；
3、当使用LiAlH4作还原剂时，使得反应只进行选择性还原，例如将烯烃还原成烷烃；
4、是硼化镍的母体，与NaBH4原位反应得到硼化镍。硼化镍类似于兰尼镍，可以有效用作对不饱和羰基化合物进行氢化时的催化剂；
5、与锌反应得到细镍粉，用于还原醛、烯烃和硝基苯等化合物。这种镍粉还可以用于武兹反应；
6、作碘苯和亚磷酸酯反应生成芳基二烷基膦酸酯的催化剂：ArI + P(OEt)3 → ArP(O)(OEt)2 + EtI。
