3,5-Dimethylbenzenethiol ใช้หลักในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นสารตั้งต้นสำหรับสารประกอบเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้น กลุ่ม thiol ของมันทำให้เป็นสารเคมีที่มีค่าต่อการเตรียมโมเลกุลที่มีกำมะถัน ซึ่งมักใช้ในการผลิตยา สารเคมีเกษตร และสารเคมีพิเศษ นอกจากนี้ ยังสามารถใช้เป็นลิแกนด์ในเคมีเชิงประสาน ช่วยในการทำให้คอมเพล็กซ์ของโลหะคงตัว สารประกอบนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์โพลิเมอร์และเรซิน โดยโครงสร้างอะโรมาติกช่วยเพิ่มความเสถียรและสมรรถนะของวัสดุ ในงานวิจัย ใช้ศึกษากลไกปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบที่มีกำมะถัน