En el contexto de la química verde, la química organometálica promueve la economía atómica, minimizando la formación de subproductos y residuos, y optimizando el uso de recursos energéticos​

Los compuestos organometálicos son precursores comunes en la síntesis de nanopartículas, las cuales tienen propiedades únicas y se aplican en diversos campos como la electrónica, la óptica, y la catálisis.

Los catalizadores organometálicos se están utilizando para imitar la función de enzimas, estableciendo vínculos importantes entre la química organometálica y la bioquímica.

La química organometálica ha desarrollado catalizadores altamente eficaces que son esenciales tanto en procesos industriales como en síntesis orgánica. Estos catalizadores permiten niveles muy altos de inducción asimétrica, lo que es crucial para la producción de enantiómeros específicos de productos quirales.

Los compuestos organometálicos son fundamentales en la síntesis de fármacos, especialmente aquellos que requieren una alta selectividad y eficiencia. Por ejemplo, catalizadores organometálicos se utilizan en la síntesis de medicamentos como el L-DOPA, utilizado en el tratamiento del Parkinson, demostrando su importancia en la química farmacéutica y la medicina

Los compuestos organometálicos una vez se acumulan en diferentes compartimentos ambientales pueden inhibir su funcionamiento y consecuentemente afectar al ecosistema, a las plantas y a otros organismos vivos (micro y macro), y también contaminar la cadena alimentaria (incluida la de los humanos)

Segun Haiduc, Zuckerman (2011) Muchos compuestos organometálicos son sensibles al oxígeno atmosférico, al dióxido de carbono, a la humedad e incluso a la luz. Entre estos, se deben destacar los compuestos de organolitio y organomagnesio, que a menudo se utilizan como intermedios en la síntesis de derivados organometálicos. Los alquilos de boro y aluminio más ligeros son pirofóricos, y el contacto con oxígeno atmosférico puede provocar explosiones. Finalmente, algunos compuestos organometálicos son estables frente al aire y al agua como sólidos (por ejemplo, muchos derivados de metales de transición), pero en solución se oxidan fácilmente.

Los reactivos organometálicos usualmente son costosos (por ejemplo, el platino metaloceno, los carburos de platino), al igual que la cantidad de materiales utilizados.

Los compuestos organometálicos son utilizados como como fármacos anticancerígenos, pero pueden causar efectos secundarios como náuseas, vómitos y daño renal. Por lo tanto, se necesita más investigación para optimizar el uso de complejos organometálicos.