二甲基二硫醚具有多種用途，主要包括：
石油工業套用。用作石油加氫脫硫催化劑的預硫化劑，幫助催化劑活化，也用作防積碳添加劑，減少石油接觸分解時的碳沉積。
農藥生產。作為農藥原料，用於生產殺蟲劑如「倍硫磷」，在農業上用於防治多種害蟲。
溶劑使用。作為工業溶劑，可用於有機合成、聚合反應和氰化反應中。
香料製作。在中國GB2760—1996標準中允許作為食用香料使用，用於配製玉米、番茄、土豆、奶製品、鳳梨和橘子等果香及清香型香精。
其他套用。包括作為燃料和潤滑油添加劑、乙烯裂解爐和煉油裝置的結焦抑製劑、催化劑的鈍化劑、農藥中間體、城市煤氣加臭劑、塑膠脫膜劑、液壓油溶劑、電池低溫防腐蝕劑等。
此外，二甲基二硫醚在實驗室中也有套用，例如作為分析試劑使用。