2,4-Dimethyl-1-nitrobenzene ถูกใช้หลักๆ เป็นสารกลางในการสังเคราะห์สีย้อมและเม็ดสี ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการผลิตสีสันสดใสสำหรับสิ่งทอและหมึกพิมพ์ นอกจากนี้ ยังเป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีเกษตรบางชนิด สนับสนุนการพัฒนายาฆ่าหญ้าและยาฆ่าแมลง ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ต่างๆ ช่วยในการสร้างยารักษาโรค การประยุกต์ใช้นี้ยังขยายไปสู่การวิจัยอินทรีย์ ซึ่งถูกนำมาใช้ในปฏิกิริยาเคมีเพื่อศึกษากลไกปฏิกิริยาและพัฒนาเส้นทางสังเคราะห์ใหม่ เนื่องจากมีกลุ่มไนโตรที่ทำปฏิกิริยาได้ง่าย จึงเป็นสารที่มีประโยชน์ในห้องปฏิบัติการเคมี