5-Bromo-2,4-dimethylpyrimidine ใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีในอุตสาหกรรมยา โดยเฉพาะการพัฒนายาต้านไวรัสและยาต้านมะเร็ง เนื่องจากโครงสร้างของมันสามารถทำหน้าที่เป็นหน่วยพื้นฐานในการสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น นอกจากนี้ยังใช้ในการวิจัยทางเคมีเพื่อศึกษาปฏิกิริยาและกลไกการทำงานของสารต่างๆ ในห้องปฏิบัติการ อีกทั้งยังเป็นสารตั้งต้นสำคัญในการผลิตสารเคมีอื่นๆ ที่มีประโยชน์ในทางเภสัชกรรมและวิทยาศาสตร์ชีวภาพ