碳酸铯在有机合成中表现出的众多性质来源于铯离子较软的路易斯酸性，使得它能够溶于有机溶剂如醇、DMF和乙醚中。在有机溶剂中较好的溶解性使得碳酸铯能够作为一个有效的无机碱参与到钯试剂催化的化学反应如Heck、Suzuki和Sonogashira反应中。如Suzuki交叉偶联反应在碳酸铯的支持下能够获得86%的产率 (式1)[1]，而相同的反应在碳酸钠或三乙胺的参与下产率只有29%和50%。同样的，在甲基丙烯酸酯与氯苯的Heck反应中，碳酸铯相对于其它无机碱，如碳酸钾、醋酸钠、三乙胺、磷酸钾，表现出了非常明显的优越性 (式2)[2]。碳酸铯在实现苯酚化合物的O-烷基化反应方面也有非常重要的用途。实验猜测碳酸铯诱导的非水溶剂中苯酚O-烷基化反应很可能经历了酚氧基阴离子，因而对于高活性的、极易发生消除反应的二级卤代物也同样能够发生烷基化反应 (式3)[3]。碳酸铯在天然产物合成方面也具有重要用途，如在合成Lipogrammistin-A化合物关键一步闭环反应中，采用碳酸铯作为无机碱能够高产率地获得闭环产物 (式4)[4]。此外，由于碳酸铯在有机溶剂中良好的溶解性，使得它在固体支持的有机反应中也具有重要的用途。如在二氧化碳气氛中诱导苯胺与固体支持的卤代物的三组分反应，高产率地合成羧酸酯或氨基甲酸酯化合物 (式5) [5]。在微波辐射下，碳酸铯作为碱也能实现苯甲酸与固体支持卤代物的酯化反应 (式6) [6]。