二甲基甲酰胺是优良的溶剂和有机合成原料，主要用作萃取乙炔和制造聚丙烯腈纤维的溶剂,亦用于有机合成、染料、制药、石油提炼和树脂等工业，也是医药生产的重要原料。
二甲基甲酰胺(DMF)作为重要的化工原料以及性能优良的溶剂，主要应用于聚氨酯、腈纶、医药、农药、染料、电子等行业。在聚氨酯行业中作为洗涤固化剂，主要用于湿法合成革生产；在医药行业中作为合成药物中间体，广泛用于制取强力霉素、可的松、磺胺类药品的生产；在腈纶行业中作为溶剂，主要用于腈纶的干法纺丝生产；在农药行业中用于合成高效低毒农药杀虫剂；在染料行业作为染料溶剂；在电子行业作为镀锡零部件的淬火及电路板的清洗等；其它行业包括危险气体的载体、药品结晶用溶剂、粘合剂等。
二甲基甲酰胺（DMF）是一种沸点高、凝固点低、化学和热稳定性好的优良有机溶剂。例如，采用以DMF为溶剂的腈纶干法纺丝工艺生产出的腈纶具有疏水性好、覆盖力强、质地柔软、手感强等特点。在湿法聚酯合成革生产中，DMF溶液中，可用于涂布各种延伸性或丝基质材料。在染料中作溶剂，用于合成纤维染色，可提高匀染性等。

由于DMF较强的溶解能力，使之在胶片及纤维生产中特别有用。另外，它在涂料、印刷油墨及粘合剂配方中也可用作作助溶剂。例如，采用以DMF为溶剂的腈纶干法纺丝工艺生产也的腈纶具有疏水性好、覆盖力强、质地柔软、手感强等特点。在湿法聚酯合成革生产中，DMF可作为聚氨酯树脂的洗涤固化剂。而用于皮革染色时，可使皮革色度均匀，不褪色。又如，将某些聚酰胺加入DMF溶液中，用于合成纤维染色，可提高匀染性等。

此外，DMF还可用作载体的溶剂，如以DMF与BF3（三氟化硼）用途形成一种聚合晶体，使BF3由气体变成固体而易于运输。

用于分离过程作为一种选择性溶剂，DMF可用于各种烃类和无机气体的选择性吸收。如使用DMF洗涤乙烯来去除其中的乙炔，从而将乙烯提纯。DMF用于C4和C5馏分的萃取蒸馏时，当使用沸点介于DMF和待分离烃沸点之间的烃类稀释剂时，萃取蒸馏塔和洗涤塔再沸器温度均可降低。DMF也可用于酯和醚的分离，即将DMF与其客观存在高沸点溶剂并用，可将乙酸乙酯从乙醇/水的二元或三元共沸物中分离出来。

用于选择性溶剂萃取作为选择性溶剂，DMF可用于石油加工等许多领域的萃取工艺。例如：在润滑油原料精制过程中，DMF能有效地将非链烷烃从链烷烃中萃取分离出去；在间苯二甲本和对苯二甲酸等性质相似、很难分离的多元羧酸物系中，用DMF溶剂萃取或分步重结晶，都可较容易地使之分离开来；DMF还可将三聚氰酸从含有尿素、缩二脲和三聚氰酸的酰胺粗品中萃取出来 。另外，DMF还可用于从石油馏分中萃取分离酸类，从铝皂保分离脂肪酸等。

另外，DMF作为化学合成的反应介质，作为结晶溶剂用于药品的精制及用于镀锡零部件的淬火等方面也有机当的用途。