N,N,N',N'-Tetramethylmalonamide ใช้เป็นสารตัวทำละลายในกระบวนการสังเคราะห์สารเคมี โดยเฉพาะในปฏิกิริยาที่ต้องการสภาพแวดล้อมที่ปราศจากน้ำหรือความชื้น นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้เป็นสารช่วยในการแยกและทำให้บริสุทธิ์สารเคมีในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากมีคุณสมบัติในการละลายสารอินทรีย์ได้ดี และยังใช้เป็นสารเติมแต่งในกระบวนการผลิตโพลิเมอร์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ