甲基亚砜是一种既溶于水又溶于有机溶剂的极为重要的非质子极性溶剂。广泛用作溶剂和反应试剂，具有很高的选择抽提能力。二甲基亚砜本身有消炎止痛，利尿，镇静等作用，在医药工业中可以直接用作某些药物的原料及载体。有“万灵药”之称，常作为止痛药物的活性组分添加于药物之中。
1、用于芳烃抽提、树脂及染料的反应介质、腈纶聚合、抽丝的溶剂等。
2、可作有机溶剂、反应介质及有机合成中间体。用途极广。本品具有很高的选择性抽提能力，用作丙烯酸树脂及聚砜树酯的聚合和缩合溶剂、聚丙烯腈及乙酸纤维的聚合抽丝溶剂、烷烃与芳烃分离的抽提溶剂、用于芳烃、丁二烯抽提，腈纶纺丝、塑料溶剂及有机合成染料、制药等工业的反应介质。在医药方面，二甲基亚砜有消炎止痛作用，对皮肤有强渗透力，因而可溶解某些药物，使这类药物向人体渗透从而达到治疗目的。利用二甲基亚砜的这种载体特性，也可作为农药的添加剂。在某些农药中添加少量二甲基亚砜，有助于农药向植物内渗透，以提高药效。二甲基亚砜还可作为合成纤维的染色溶剂、去染剂、染色载体，也可作为回收乙炔、二氧化硫的吸收剂，合成纤维改性剂，防冻剂以及电容介质、刹车油、稀有金属提取剂等。
3、用作分析试剂及气相色谱固定液，也用作紫外光谱分析时的溶剂。
4、透皮促进剂。二甲基亚砜是使用最早的经皮渗透促进剂之一，促渗性质可能与其溶剂性有关。二甲基亚砜能使皮肤角质细胞内蛋白质变性；可破坏角质层细胞间脂质的有序排列；可脱去角质层脂质、脂蛋白，增强药物的渗透作用，但使用高浓度二甲基亚砜时，会使皮肤产生红斑、水泡及不可逆性损伤，美国已禁用.常用浓度为30%-50%。
5、防冻剂。纯二甲基亚砜的冰点是18. 45℃,含水40 %的二甲基亚砜- 60℃不冻,而且二甲基亚砜与水、雪混合时放热。因此做汽车防冻液、刹车油、液压液组分提供了方便。乙二醇防冻液在超过- 40℃低温时已不适用,而且比二甲基亚砜沸点低,有毒,易产生气阻。二甲基亚砜防冻液在北部严寒地区用于汽车、战车中,并可以随时以雪代水补充。二甲基亚砜还用于除冰剂、涂料、各种乳胶的防冻剂、汽油、航煤的防冻剂,骨髓、血液、器官低温保存的防冻剂。