Diethylphosphine oxide ใช้หลักๆ เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตสารประกอบฟอสฟอรัสอินทรีย์ มันทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการพัฒนาสารกันไฟ ซึ่งถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสิ่งทอ พลาสติก และอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อไฟ นอกจากนี้ ยังมีบทบาทในการสังเคราะห์ลิแกนด์สำหรับการเร่งปฏิกิริยา ช่วยในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ รวมถึงการเติมไฮโดรเจนและกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน การประยุกต์ใช้นี้ยังขยายไปถึงอุตสาหกรรมเภสัชกรรม ซึ่งถูกใช้ในการสร้างโมเลกุลชีวภาพที่ออกฤทธิ์และสารสมัครยา นอกจากนี้ ยังพบการใช้ในงานวิจัยเคมีเกษตรสำหรับการพัฒนาสารกำจัดศัตรูพืชและสารกำจัดวัชพืช