N-Methylmaleimide นิยมใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีและงานวิจัยทางชีวเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาปฏิกิริยาของโปรตีนและเอนไซม์ เนื่องจากสามารถทำปฏิกิริยากับกลุ่มไทออล (thiol groups) ในโปรตีนได้ดี มักถูกนำมาใช้เป็นสารปรับแต่งหรือสารยับยั้งเพื่อศึกษากลไกการทำงานของเอนไซม์ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตโพลีเมอร์และวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะทาง เช่น การสร้างวัสดุที่มีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมี ในอุตสาหกรรมยา N-Methylmaleimide อาจถูกใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ยาหรือสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีโครงสร้างซับซ้อน