N,N'-Diethylhydrazine dihydrochloride ถูกนำมาใช้หลักๆ ในงานสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารเคมีที่หลากหลาย โดยมีบทบาทสำคัญในการเตรียมอนุพันธ์ไฮดราซีน ซึ่งเป็นสารกลางที่จำเป็นในการผลิตยา สารเคมีทางการเกษตร และสีย้อม สารนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการสังเคราะห์สารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิก ซึ่งเป็นโครงสร้างพื้นฐานในโมเลกุลที่มีกิจกรรมทางชีวภาพหลายชนิด นอกจากนี้ ยังถูกใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาวิธีการสังเคราะห์ใหม่ๆ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปสู่สาขาเคมีโพลิเมอร์ โดยใช้ในการปรับโครงสร้างโพลิเมอร์และสร้างวัสดุพิเศษที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว