3,5-Dimethyl-2-nitrobenzoic acid ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารกลางในการผลิตยาและสารเคมีเกษตรต่างๆ เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการพัฒนาโมเลกุลที่ซับซ้อนเนื่องจากมีกลุ่มฟังก์ชันไนโตรและกรดคาร์บอกซิลิก ซึ่งช่วยให้สามารถดัดแปลงทางเคมีเพิ่มเติมได้ นอกจากนี้ยังใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อศึกษาสารประกอบไนโตรอะโรมาติกและปฏิกิริยาของมัน บทบาทในการสังเคราะห์สีย้อมและเม็ดสีก็สำคัญเช่นกัน โดยมีส่วนในการสร้างสีย้อมเฉพาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม