กรดไดเมทิลฟอสฟินิกใช้หลัก ๆ เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารออร์กาโนฟอสฟอรัสต่าง ๆ มีบทบาทสำคัญในการผลิตสารหน่วงไฟ ซึ่งนำไปผสมในโพลิเมอร์และสิ่งทอเพื่อเพิ่มความต้านทานไฟ นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนาลิแกนด์สำหรับการทำคอมเพล็กซ์กับโลหะ โดยเฉพาะในแคทาลิซิสและการประยุกต์ศาสตร์วัสดุ สารนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารกลางในการสร้างสารเคมีเฉพาะทาง รวมถึงยาและสารเคมีเกษตร ความสามารถในการปรับคุณสมบัติพื้นผิวทำให้มีคุณค่าในเทคโนโลยีสารเคลือบและการบำบัดพื้นผิว