ไดเอทิล มาโลเนต ถูกใช้เป็นสารตั้งต้นสำคัญในสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตยากลุ่มบาร์บิทูเรต ซึ่งเป็นสารที่มีฤทธิ์กดระบบประสาทส่วนกลาง มีผลระงับประสาทและทำให้ง่วงนอน เป็นส่วนประกอบหลักในปฏิกิริยาคโนเวนาเกล (Knoevenagel condensation) เพื่อสร้างสารประกอบคาร์บอนิลไม่ความอิ่มตัว α,β ถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์ยา สีย้อม และสารเคมีเกษตร เนื่องจากมีกลุ่มมีเทลีนที่กระตุ้นได้ซึ่งเกิดการอัลคิเลชันได้ง่าย นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมน้ำหอมและรสชาติเพื่อสร้างสารประกอบเอสเทอร์ที่มีกลิ่นหอม เป็นสารตั้งต้นในการผลิตวิตามิน เช่น วิตามินบี 1 และบี 6 ความสามารถในการสร้างโครงสร้างแบบวงแหวนทำให้มีคุณค่าในการผลิตโพลิเมอร์และสารเคมีพิเศษ