3,5-Dimethylphenylhydrazine hydrochloride ถูกใช้หลัก ๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหลักในการเตรียมสารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิกต่าง ๆ มีคุณค่าอย่างยิ่งในการสังเคราะห์อินโดล ซึ่งเป็นสารกลางสำคัญในการผลิตยาและสารเคมีเกษตร นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาสีย้อมและเม็ดสี เนื่องจากความสามารถในการสร้างเกลือไดอะโซเนียมที่เสถียร บทบาทในเคมีวิเคราะห์รวมถึงการใช้เป็นสาร derivatizing สำหรับการตรวจจับและวัดปริมาณสารประกอบคาร์บอนิลในส่วนผสมที่ซับซ้อน