Las moléculas que pueden ser deprotonadas son ácidas, o poliácidas si puede eliminarse más de un protón.
La protonación y deprotonación de una molécula o ion altera muchas propiedades químicas más allá del cambio en carga y masa: hidrofilicidad, potencial de reducción, propiedades ópticas, entre otras.
La protonación es también un paso esencial en ciertos procedimientos analíticos, como la espectrometría de masas por electrospray.
Los cis-alquenos pueden ser convertidos a trans-alquenos usando una cantidad catalítica de un agente protonante.
Muchas enzimas, como las serina hidrolasas, operan por mecanismos que involucran la protonación reversible de los sustratos.