ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์ยา โดยเฉพาะเป็นสารตั้งต้นในการผลิตยาต้านไทรอยด์และยาปฏิชีวนะบางชนิด มีบทบาทสำคัญในการผลิตเรซินและโพลิเมอร์ โดยเฉพาะช่วยปรับปรุงกระบวนการยางของคลอโรพรีนและยางสังเคราะห์อื่นๆ ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ อนุพันธ์ของธีโอยูเรียใช้ในสารกันไฟและสารช่วยย้อมสีเพื่อปรับปรุงคุณภาพผ้า ใช้ในกระบวนการชุบโลหะ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการชุบนิกเกิล ทองแดง เงิน และทอง ช่วยให้ผิวชุบเรียบเนียน สม่ำเสมอ และทนทานสูง ในทางภาพถ่าย ธีโอยูเรียใช้ในสารปรับโทนและสารยึดภาพเพื่อเพิ่มความเสถียรของภาพ นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสารรีดิวซ์และสาร стабилизаторในปฏิกิริยาเคมีและสูตรอุตสาหกรรมต่างๆ ในอุตสาหกรรมกระดาษ ใช้ควบคุมการเกิดคลอรีนในกระบวนการฟอกสี เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารป้องกันเชื้อราและสารกำจัดศัตรูพืชบางชนิด ใช้ในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์เพื่อตรวจวิเคราะห์โลหะหนัก เช่น ปรอทและตะกั่ว ในอุตสาหกรรมยาง ใช้เป็นสารช่วยเร่งการการวัลคาไนเซชันด้วยกำมะถัน