N-methyl-N-nitrosourea ถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในด้านการก่อมะเร็งและการกลายพันธุ์ของยีน เนื่องจากสารนี้มีคุณสมบัติในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในเซลล์ ทำให้สามารถศึกษาและเข้าใจกลไกการเกิดมะเร็งได้ดีขึ้น นอกจากนี้ยังใช้ในการทดสอบสารต้านมะเร็งเพื่อประเมินประสิทธิภาพของยาในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง ในทางเกษตรกรรม สารนี้บางครั้งถูกใช้ในการสร้างพันธุ์พืชที่มีการกลายพันธุ์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพและความต้านทานต่อโรค แต่ต้องใช้ด้วยความระมัดระวังเนื่องจากเป็นสารที่อันตรายและอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพได้