草酸二乙酯是一種多用途的有機化合物，主要套用於以下幾個方面：
醫藥工業。其是多種藥物的關鍵中間體，如苯巴比妥、硫唑嘌呤、周效磺胺、磺胺甲基噁唑、羧苯酯青黴素、乙哌氧氨苄青黴素、乳酸氯喹和噻苯咪唑等。
化學工業。其用作塑膠促進劑、染料中間體，還涉及油漆、塗料和油墨的製造，以改善產品的流動性和塗布性。
溶劑使用。其可以溶解多種有機物，用作纖維素酯類和香料的溶劑。
有機合成。其用於酯化、縮醛反應和醯胺化反應等過程。
此外，草酸二乙酯還可用於製造紡織助劑、染料敏化電池添加劑，以及在木屑造紙行業和植物纖維中提取半纖維糖等方面。