二甲基甲酰胺作為重要的化工原料以及性能優良的溶劑，既是一種用途極廣的化工原料，也是一種用途很廣的優良的溶劑。

二甲基甲酰胺對多種高聚物如聚乙烯、聚氯乙烯、聚*、聚酰胺等均為良好的溶劑，可用于聚*纖維等合成纖維的濕紡絲、聚氨酯的合成；用于塑料制膜；也可作去除油漆的脫漆劑；它還能溶解某些低溶解度的顏料，使顏料帶有染料的特點。

二甲基甲酰胺用于芳烴抽提以及用于從碳四餾分中分離回收丁二烯和從碳五餾分中分離回收異戊二烯，還可用作從石蠟中分離非烴成分的有效試劑。它對間苯二甲酸和對苯二甲酸的溶解性有良好的選擇性：

間苯二甲酸在二甲基甲酰胺中的溶解度大于對苯二甲酸，在二甲酸甲酰胺中進行溶劑萃取或部分結晶，可將兩者分離。*******.yunxiangchem.*

在石油化學工業中，二甲基甲酰胺可作為氣體吸收劑，用來分離和精制氣體。在有機反應中，二甲基甲酰胺不但廣泛用作反應的溶劑，也是有機合成的重要中間體。

農藥工業中可用來生產殺蟲脒；醫藥工業中可用于合成碘胺嘧啶、強力霉素、可的松、維生素B6、碘苷、驅蟯凈、噻嘧啶、N-甲酰溶肉瘤素、抗瘤氨酸、甲氧芳芥、卞*、環己亞硝脲、呋氟脲嘧啶、止血環酸、倍分美松、甲地孕酮、膽維他、撲爾敏等等。

二甲基甲酰胺在加氫、脫氫、脫水和脫鹵化氫的反應中具有催化作用，使反應溫度降低，產品純度提高。