二甲胺是合成许多重要化工产品的前体。主要用作橡胶硫化促进剂、皮革去毛剂、医药、农药、纺织工业溶剂、染料、炸药、推进剂及二甲肼、优良溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)等有机中间体的原料。其中二甲基甲酰胺(DMF)生产消耗的二甲胺占总消耗量的44.7%,二甲胺也是制备许多农药和药品的原料,比如苯海拉明。农药生产消耗占38.9%,医药等生产消耗占16.4%。农药中间体,可以制备杀菌剂福美双、福美甲胂、福美锌、福美镍、福美砷、退菌特、二甲嘧酚;杀虫剂抗蚜威、杀虫双、杀虫单、杀螟丹、螟铃畏;除草剂绿麦隆、异丙隆、环嗪酮、氟草隆等。化学武器塔崩可由二甲胺制备。表面活性剂十二烷基二甲胺氧化物在肥皂和洗涤剂中的应用也很广泛。火箭燃料偏二甲肼也通过二甲胺制备。