3-Chloro-N,N-dimethylaniline ใช้หลักๆ เป็นสารกลางในการสังเคราะห์สีย้อมและเม็ดสี โดยเฉพาะในการผลิตสียาซโซ ซึ่งถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสิ่งทอสำหรับย้อมผ้า นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตสารเคมีเกษตร รวมถึงสารกำจัดวัชพืชและยาฆ่าแมลง ซึ่งช่วยในการป้องกันพืชผลอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ สารประกอบนี้ยังมีประโยชน์ในการสังเคราะห์อินทรีย์สำหรับสร้างเภสัชภัณฑ์และสารเคมีพิเศษต่างๆ โดยมีบทบาทในการพัฒนาส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) การประยุกต์ใช้ยังขยายไปยังห้องปฏิบัติการวิจัย ซึ่งถูกใช้ในการศึกษาทางเคมีและกระบวนการทดลอง