Metyylitium on sekä vahvasti emäksinen että erittäin nukleofiilinen hiilen osittaisen negatiivisen varauksen vuoksi ja on siksi erityisen reaktiivinen elektronien vastaanottajia ja protonien luovuttajia kohtaan. Toisin kuin n-BuLi, Meli reagoi THF: n kanssa vain hyvin hitaasti huoneenlämpötilassa, ja liuokset eetterissä ovat loputtomasti stabiileja. Vesi ja alkoholit reagoivat voimakkaasti. Useimmat metyllitiumiin liittyvät reaktiot suoritetaan huoneenlämmössä. Vaikka Meliä voidaan käyttää deprotonaatioissa, n-butyllitiumia käytetään yleisemmin, koska se on halvempaa ja reaktiivisempaa.

Metyylitiumia käytetään pääasiassa metyylianionisyntonin synteettisenä vastineena. Esimerkiksi ketonit reagoivat muodostaen tertiäärisiä alkoholeja kaksivaiheisessa prosessissa:

Ph2CO + MeLi → Ph2C(Me)OLi Ph2C(Me)OLi + H+ → Ph2C(Me)OH + Li+

Epämetallihalidit muutetaan metyyliyhdisteiksi metyylitiumin kanssa:

PCl3 + 3 MeLi → Pme3 + 3 LiCl

tällaisissa reaktioissa käytetään yleisemmin Grignardin reagensseja metyylimagnesiumhalideja, jotka ovat usein yhtä tehokkaita, ja halvempaa tai helpommin valmistettavaa paikan päällä.

se reagoi myös hiilidioksidin kanssa muodostaen Litiumasetaattia:

CH3Li + CO2 → CH3CO2−Li+

Siirtymämetallimetyyliyhdisteitä voidaan valmistaa Melin ja metallihalidien välisellä reaktiolla. Erityisen tärkeitä ovat organokopperiyhdisteiden (Gilman-reagenssien) muodostuminen, joista hyödyllisin on litiumdimetyylisupraatti. Tätä reagenssia käytetään laajalti epoksidien, alkyylihalidien ja alkyylisulfonaattien nukleofiilisiin substituutioihin sekä konjugaattilisäyksiin α, β-tyydyttymättömiin karbonyyliyhdisteisiin metyylianionin avulla. Monia muitakin siirtymämetallien metyyliyhdisteitä on valmistettu.

ZrCl4 + 6 MeLi → Li2ZrMe6 + 4 LiCl