3,5-ไดเมทิลฟีนอล ใช้เป็นสารกลางสำคัญในการสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการผลิตคลอโรคซิเลนอล (PCMX) ซึ่งเป็นสารฆ่าเชื้อและยาฆ่าเชื้อทั่วไปที่มีคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์ ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักสำหรับเรซินฟีนอลิก สีย้อม น้ำหอมระเหย และยา เนื่องจากโครงสร้างฟีนอลิกที่ทำปฏิกิริยาได้ นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในสารเคมีทางการเกษตรและเป็นสารตั้งต้นสำหรับสารต้านอนุมูลอิสระและสาร стабилизаторพอลิเมอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มความคงทนต่อการออกซิเดชันและความทนทานของพลาสติก ยาง และน้ำมันหล่อลื่น