Methyl 3,4-dimethylbenzoate ใช้หลักในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตน้ำหอมและสารปรุงแต่งกลิ่นรส โครงสร้างของมันทำให้เป็นสารตั้งต้นที่มีคุณค่าในการสร้างเอสเทอร์อะโรมาติกที่ช่วยสร้างโปรไฟล์กลิ่นในผลิตภัณฑ์ผู้บริโภคต่างๆ นอกจากนี้ ยังใช้ในการพัฒนายา โดยทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับโมเลกุลที่ซับซ้อนกว่า ในงานวิจัย สารนี้มักใช้ในการศึกษาด้านเคมีอินทรีย์และวิทยาศาสตร์วัสดุ เพื่อช่วยสำรวจปฏิกิริยาเคมีและเส้นทางใหม่ๆ การประยุกต์ใช้ยังขยายไปถึงอุตสาหกรรมเกษตรเคมี โดยใช้ในการปรุงสูตรยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชบางชนิด