3,4-Dimethylphenylhydrazine hydrochloride ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในงานวิจัยทางเคมีและชีวเคมี โดยเฉพาะในกระบวนการสังเคราะห์สารเคมีต่างๆ มักใช้เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารประกอบไฮดราซีน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการศึกษาปฏิกิริยาเคมีและกลไกการเกิดปฏิกิริยา นอกจากนี้ ยังมีการนำไปใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมี เช่น การทดสอบสารประกอบคาร์บอนิล และการระบุโครงสร้างของสารอินทรีย์ ในด้านเภสัชวิทยา สารนี้มีศักยภาพในการพัฒนายาและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เนื่องจากสามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความเฉพาะเจาะจงได้