1,3-Dimethylthiourea ใช้เป็นสาร стабилизатор ในกระบวนการผลิตยางสังเคราะห์ โดยเฉพาะในกระบวนการพอลิเมอไรเซชันของคลอโรพรีน ช่วยป้องกันการครอสลิงก์ก่อนกำหนดและการย่อยสลายของยาง ทำให้ได้คุณภาพและความทนทานที่ดีขึ้น

ในด้านการเกษตร ทำหน้าที่เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช ส่งเสริมการพัฒนารากและเพิ่มความทนทานต่อความเครียดในพืชผล ทำให้ผลผลิตโดยรวมดีขึ้นและมีความยืดหยุ่นในสภาวะแวดล้อมที่ท้าทาย

นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนในงานอุตสาหกรรม ปกป้องพื้นผิวโลหะจากการเกิดออกซิเดชันและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และเครื่องจักร

ในการวิจัย ใช้เป็นสารเคมีในสังเคราะห์อินทรีย์ โดยเฉพาะในการเตรียมอนุพันธ์ไทโอยูเรีย ซึ่งมีแอปพลิเคชันต่างๆ ในเภสัชกรรมและวิทยาศาสตร์วัสดุ