(Trimethylsilyl)diazomethane ใช้เป็นสารเคมีในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะสำหรับการเมทิลเลชันของกรดคาร์บอกซิลิกเพื่อผลิตเอสเตอร์เมทิล นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมสารประกอบไดอะโซ ซึ่งเป็นสารกลางที่มีค่ามากในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ในการดัดแปลงตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ด้วยก๊าซโครมาโทกราฟี-สเปกโตรเมตรีมวล (GC-MS) เพื่อเพิ่มความไวในการตรวจจับ ความสามารถในการนำกลุ่มไดอะโซเมทีนเข้ามา ทำให้มีประโยชน์ในปฏิกิริยาไซโคลโพรพาเนชัน สร้างโครงสร้างวงแหวนสามสมาชิก นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์ยาและเคมีภัณฑ์ละเอียด ซึ่งต้องการการแปลงกลุ่มฟังก์ชันอย่างแม่นยำ