ไดอะเซทิลมอนอกซิเมทถูกใช้อย่างแพร่หลายในทางเคมีวิเคราะห์เพื่อการตรวจสอบยูเรียในตัวอย่างทางชีวภาพ โดยทำปฏิกิริยากับยูเรียในสภาวะกรดและความร้อนเพื่อสร้างสารประกอบที่มีสี ซึ่งสามารถวัดได้ด้วยวิธีสเปกโทรโฟโตเมทรี วิธีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในห้องปฏิบัติการทางคลินิกสำหรับประเมินการทำงานของไตและวินิจฉัยโรคไต

ในด้านการเกษตร ใช้เป็นรีเอเจนต์สำหรับตรวจจับและวัดปริมาณยูเรียในตัวอย่างดินและน้ำ เพื่อช่วยประเมินระดับไนโตรเจนและประสิทธิภาพของปุ๋ย นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ รวมถึงยาและสารเคมีเกษตร เนื่องจากสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่หลากหลาย การประยุกต์ใช้ยังขยายไปยังห้องปฏิบัติการวิจัย สำหรับการศึกษากิจกรรมของเอนไซม์และการเผาผลาญไนโตรเจน