1,2-ไดบรอโม-4,5-ไดเมทิลเบนซีน ถูกใช้หลัก ๆ ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับสารประกอบเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้น อะตอมโบรมีนของมันทำให้เกิดปฏิกิริยาสูง ส่งผลให้สามารถเข้าร่วมในปฏิกิริยาคัปปลิ้งต่าง ๆ เช่น ปฏิกิริยาซูซูกิหรือเฮ็ค ซึ่งมีความสำคัญในการผลิตยาเคมีเกษตร และวัสดุขั้นสูง นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีพิเศษ รวมถึงสีย้อม สีเม็ด และโพลิเมอร์ เนื่องจากความสามารถในการนำกลุ่มฟังก์ชันเฉพาะเข้าไปในโครงสร้างโมเลกุล ในการวิจัย มักถูกนำมาใช้เป็นสารตัวอย่างเพื่อศึกษาปฏิกิริยาการแทนที่อะโรมาติกแบบไฟฟิลิกและกลไกการบรอมีนชัน การประยุกต์ใช้นี้ยังขยายไปสู่การพัฒนาสารยับยั้งเปลวไฟ ซึ่งสารอะโรมาติกที่ถูกบรอมีนมีคุณค่าด้วยความเสถียรทางความร้อนและประสิทธิภาพ