สารละลายมาตรฐานไทโอยูเรียถูกใช้เป็นมาตรฐานในการวิเคราะห์ปริมาณในห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะในด้านการวิเคราะห์ปริมาณโลหะหนัก เช่น ทองแดง ตะกั่ว และแคดเมียม เนื่องจากไทโอยูเรียสามารถทำปฏิกิริยากับไอออนของโลหะเหล่านี้ได้ จึงนิยมใช้ในกระบวนการตรวจวัดปริมาณโลหะในตัวอย่างน้ำ ดิน หรือสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เช่น การผลิตยาง สารเคลือบ หรือสารต้านอนุมูลอิสระ โดยไทโอยูเรียช่วยควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาและเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ในงานวิเคราะห์ด้วยวิธีไทเทรต สารละลายมาตรฐานนี้ใช้เพื่อหาค่าความเข้มข้นของสารที่ต้องการวิเคราะห์อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะในระบบวิเคราะห์แบบคอมเพลกซ์เมตริกหรือการวิเคราะห์เชิงอิเล็กโทรเคมี