甲基亞砜是一種既溶于水又溶于有機溶劑的極為重要的非質子極性溶劑。廣泛用作溶劑和反應試劑，具有很高的選擇抽提能力。二甲基亞砜本身有消炎止痛，利尿，鎮靜等作用，在醫藥工業中可以直接用作某些藥物的原料及載體。有“萬靈藥”之稱，常作為止痛藥物的活性組分添加于藥物之中。
1、用于芳烴抽提、樹脂及染料的反應介質、腈綸聚合、抽絲的溶劑等。
2、可作有機溶劑、反應介質及有機合成中間體。用途極廣。本品具有很高的選擇性抽提能力，用作丙烯酸樹脂及聚砜樹酯的聚合和縮合溶劑、聚丙烯腈及乙酸纖維的聚合抽絲溶劑、烷烴與芳烴分離的抽提溶劑、用于芳烴、丁二烯抽提，腈綸紡絲、塑料溶劑及有機合成染料、制藥等工業的反應介質。在醫藥方面，二甲基亞砜有消炎止痛作用，對皮膚有強滲透力，因而可溶解某些藥物，使這類藥物向人體滲透從而達到治療目的。利用二甲基亞砜的這種載體特性，也可作為農藥的添加劑。在某些農藥中添加少量二甲基亞砜，有助于農藥向植物內滲透，以提高藥效。二甲基亞砜還可作為合成纖維的染色溶劑、去染劑、染色載體，也可作為回收乙炔、二氧化硫的吸收劑，合成纖維改性劑，防凍劑以及電容介質、剎車油、稀有金屬提取劑等。
3、用作分析試劑及氣相色譜固定液，也用作紫外光譜分析時的溶劑。
4、透皮促進劑。二甲基亞砜是使用最早的經皮滲透促進劑之一，促滲性質可能與其溶劑性有關。二甲基亞砜能使皮膚角質細胞內蛋白質變性；可破壞角質層細胞間脂質的有序排列；可脫去角質層脂質、脂蛋白，增強藥物的滲透作用，但使用高濃度二甲基亞砜時，會使皮膚產生紅斑、水泡及不可逆性損傷，美國已禁用.常用濃度為30%-50%。
5、防凍劑。純二甲基亞砜的冰點是18. 45℃,含水40 %的二甲基亞砜- 60℃不凍,而且二甲基亞砜與水、雪混合時放熱。因此做汽車防凍液、剎車油、液壓液組分提供了方便。乙二醇防凍液在超過- 40℃低溫時已不適用,而且比二甲基亞砜沸點低,有毒,易產生氣阻。二甲基亞砜防凍液在北部嚴寒地區用于汽車、戰車中,并可以隨時以雪代水補充。二甲基亞砜還用于除冰劑、涂料、各種乳膠的防凍劑、汽油、航煤的防凍劑,骨髓、血液、器官低溫保存的防凍劑。