N-Nitrosodiethylamine ถูกใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อศึกษากระบวนการเกิดมะเร็งและผลกระทบของสารก่อมะเร็งในสิ่งมีชีวิต เนื่องจากเป็นสารที่สามารถก่อให้เกิดมะเร็งในสัตว์ทดลอง จึงถูกนำมาใช้เป็นแบบจำลองในการศึกษากลไกการเกิดเนื้องอกและการป้องกัน นอกจากนี้ ยังใช้ในการทดสอบประสิทธิภาพของสารต้านมะเร็งและวิธีการป้องกันการก่อมะเร็ง รวมถึงเป็นสารมาตรฐานอ้างอิงในเคมีวิเคราะห์สำหรับตรวจจับและวัดปริมาณการปนเปื้อนของไนโตรซามีนในอาหาร ยาสูบ และตัวอย่างสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเป็นพิษสูงและคุณสมบัติก่อมะเร็ง การใช้งานจึงจำกัดเฉพาะในห้องปฏิบัติการภายใต้การควบคุมอย่างเคร่งครัด