Dimethylphosphine oxide ถูกใช้หลัก ๆ ในกระบวนการสังเคราะห์อินทรีย์ในฐานะสารเคมีที่หลากหลาย มันทำหน้าที่เป็นสารกลางสำคัญในการผลิตสารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลายในสารกันไฟ สารอ่อนนุ่มพลาสติก และยาฆ่าแมลง ความสามารถในการทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ในเคมีเชิงประสานทำให้มีคุณค่าต่อการพัฒนาแคทาลิสต์สำหรับปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ นอกจากนี้ ยังมีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลที่ biologically active โดยเฉพาะในการสร้างสารประกอบที่มีคุณสมบัติบำบัดที่เป็นไปได้ คุณสมบัติทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ยังทำให้มีประโยชน์ในวิทยาศาสตร์วัสดุสำหรับการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวและการเพิ่มประสิทธิภาพของโพลิเมอร์