N,N-Dimethylthioacetamide ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะรีเอเจนต์และสารกลางที่หลากหลาย มีบทบาทสำคัญในการเตรียมสารประกอบเฮเตอร์โรไซคลิกต่าง ๆ ซึ่งจำเป็นต่ออุตสาหกรรมเภสัชกรรมและเกษตรเคมี สารนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งในการสังเคราะห์อนุพันธ์ไทอะซอล ซึ่งมีกิจกรรมทางชีวภาพที่รู้จักกันดี รวมถึงคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์และต้านการอักเสบ นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนาโมเลกุลซับซ้อนสำหรับวัตถุประสงค์การวิจัย ช่วยในการศึกษาปฏิกิริยาเคมีและกลไก การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงวิทยาศาสตร์วัสดุ โดยใช้ในการปรับเปลี่ยนโพลิเมอร์และการสร้างสารเคลือบพิเศษ