1.硫酸二甲酯是农药、染料、医药、香料工业等有机合成中广泛应用的甲基化剂。用以制造甲酯、甲醚、甲胺等。是二甲基亚砜、咖啡因、可待因、安乃近、氨基吡啉、甲氧苄氨嘧啶、香草醛以及农药乙酰甲胺磷等的原料。用作芳香烃的溶剂、烷基化剂。

2.用作甲基化试剂、溶剂。用于医药、农药、染料、香料等有机合成。

3.用于制造染料及作为胺类和醇类的甲基化剂。

4.用作测定煤焦油类的试剂，在有机合成中用作甲基取代剂，还可用作芳香族烃的溶剂。