3,4-Dimethylphenylhydrazine hydrochloride ใช้หลักในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยสารประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหลักในการเตรียมสารประกอบเฮเทโรไซคลิกต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีคุณค่าต่อการสังเคราะห์อินโดล ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำคัญในการผลิตยาและสารเคมีเกษตร นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการพัฒนาสีย้อมและเม็ดสี สนับสนุนอุตสาหกรรมสารให้สี และบทบาทในงานวิจัยเคมีรวมถึงการศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาเส้นทางสังเคราะห์ใหม่