Dimethyl (S)-2-Methylglutarate ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์ยา โดยเฉพาะในการผลิตสารกลางทางชิราล (chiral intermediates) บทบาทของมันมีความสำคัญในการสร้างสารประกอบที่มีสเตอรีโอเคมีเฉพาะ ซึ่งจำเป็นต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของยาหลายชนิด นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นบล็อกก่อสร้างในการสังเคราะห์อินทรีย์ ทำให้สามารถพัฒนาโมเลกุลซับซ้อนที่ใช้ในแอปพลิเคชันบำบัดต่างๆ สารประกอบนี้ยังถูกใช้ในการวิจัยและพัฒนาเพื่อออกแบบเอนทิตีเคมีใหม่ที่มีกิจกรรมทางชีวภาพที่เป็นไปได้ การประยุกต์ใช้ของมันขยายไปถึงอุตสาหกรรมเคมีละเอียด ซึ่งมีส่วนช่วยในการผลิตสารบริสุทธิ์สูงสำหรับกระบวนการเคมีขั้นสูง