Diethyl methyloxalacetate ใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารตั้งต้นที่หลากหลาย มีบทบาทสำคัญในการผลิตสารเคมีละเอียดและเภสัชภัณฑ์ โดยเฉพาะในการสังเคราะห์สารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิก การประยุกต์ใช้ขยายไปสู่การพัฒนาสารเคมีเกษตร ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับส่วนผสมที่ออกฤทธิ์ นอกจากนี้ ยังใช้ในการเตรียมสีย้อมและเม็ดสี ซึ่งช่วยเสริมคุณสมบัติสี ในงานวิจัย ใช้ในการศึกษากลไกปฏิกิริยาและการพัฒนาเส้นทางสังเคราะห์ใหม่ ความเสถียรและคุณสมบัติการเกิดปฏิกิริยาของมันทำให้เป็นสารเคมีที่มีค่ามากในกระบวนการแปลงทางเคมีต่างๆ