Dimethyl 3-methylpentanedioate ใช้หลักเป็นสารกลางในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตเคมีภัณฑ์ละเอียดและเภสัชภัณฑ์ ทำหน้าที่เป็นหน่วยย่อยพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลซับซ้อนต่างๆ รวมถึงส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) และเคมีภัณฑ์พิเศษ กลุ่มฟังก์ชันเอสเตอร์ทำให้เป็นสารประกอบที่อเนกประสงค์สำหรับปฏิกิริยาต่างๆ เช่น การไฮโดรไลซิส การทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน และการคอนเดนเซชัน ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนาน้ำหอมและสารปรุงแต่งกลิ่นรส โดยคุณสมบัติทางเคมีช่วยสร้างโปรไฟล์กลิ่นที่ต้องการ ในงานวิจัยและอุตสาหกรรม ยังนำมาใช้เป็นสารเคมีสำหรับศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาเส้นทางการสังเคราะห์ใหม่