ใช้ดีเมทิลฟอสฟีนเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบฟอสฟีนที่ซับซ้อน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะในปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนและการเชื่อมต่อคาร์บอน-คาร์บอนในอุตสาหกรรมเคมีอินทรีย์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นลิแกนด์ในสารประกอบโลหะทรานซิชันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ดีเมทิลฟอสฟีนมีความสำคัญในงานวิจัยด้านวัสดุใหม่และเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำเนื่องจากคุณสมบัติในการควบคุมการเติบโตของฟิล์มบางที่มีฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ