3,4-Dimethyliodobenzene ถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีอินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตสารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในการพัฒนายา โดยมักใช้ในการสังเคราะห์ส่วนประกอบยาสำคัญ (APIs) นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในด้านสารเคมีเกษตร เพื่อการสร้างยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชต่างๆ สารนี้ยังใช้ในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการสังเคราะห์โพลิเมอร์พิเศษและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ ซึ่งจำเป็นในการผลิตอุปกรณ์เทคโนโลยีขั้นสูง บทบาทของมันในปฏิกิริยา cross-coupling เช่น ปฏิกิริยา Suzuki-Miyaura และ Heck ทำให้มีคุณค่าในการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอน ซึ่งเป็นกระบวนการพื้นฐานในเคมีอินทรีย์ เนื่องจากโครงสร้างที่มีไอโอดีนที่ทำปฏิกิริยาได้ดีกับโลหะทรานซิชัน