ไดเอทิล ออกซาโลอะซิเตทถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารตั้งต้นสำคัญสำหรับการผลิตยาเคมีเกษตร สารเคมีละเอียด และสารเคมีอื่นๆ มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสังเคราะห์สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก เช่น พีรีมีดีนและควิโนลีน ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนายา นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในการเตรียมสีย้อม สารให้สี และสารปรุงแต่งรสชาติ เนื่องจากมีหมู่คาร์บอนิลและเอสเตอร์ที่ทำปฏิกิริยาได้ ในสาขาชีวเคมี มันถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการศึกษาเอนไซม์และการวิจัยเส้นทางเมแทบอลิซึม ความหลากหลายในการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนทำให้เป็นสารเคมีที่มีคุณค่าทั้งในงานวิจัยอุตสาหกรรมและวิชาการ