二甲基甲酰胺既是一種用途極廣的化工原料，也是一種用途很廣的優良的溶劑。二甲基甲酰胺對多種高聚物如 聚乙烯、 聚氯乙烯、 聚丙烯腈、 聚酰胺等均為良好的溶劑，可用于 聚丙烯腈纖維等合成纖維的濕紡絲、 聚氨酯的合成；用于塑料制膜；也可作去除油漆的脫漆劑；它還能溶解某些低溶解度的顏料，使顏料帶有染料的特點。二甲基甲酰胺用于芳烴抽提以及用于從碳四餾分中分離回收丁二烯和從碳五餾分中分離回收異戊二烯，還可用作從石蠟中分離非烴成分的有效試劑。它對間苯二甲酸和對苯二甲酸的溶解性有良好的選擇性：間苯二甲酸在二甲基甲酰胺中的溶解度大于對苯二甲酸，在二甲酸甲酰胺中進行溶劑萃取或部分結晶，可將兩者分離。在 石油化學工業中，二甲基甲酰胺可作為氣體吸收劑，用來分離和精制氣體。在有機反應中，二甲基甲酰胺不但廣泛用作反應的溶劑，也是有機合成的重要中間體。農藥工業中可用來生產；工業中可用于合成碘胺嘧啶、 、 、 6、 、 驅蟯凈、 噻嘧啶、 N-甲酰溶肉瘤素、 抗瘤氨酸、 甲氧芳芥、 卡氮芥、 環己亞硝脲、 呋氟脲嘧啶、 止血環酸、倍分美松、 甲地孕酮、 、撲爾敏等等。二甲基甲酰胺在 加氫、 脫氫、脫水和脫鹵化氫的反應中具有催化作用，使反應溫度降低，產品純度提高。
雖是“*溶劑"，但也有其局限性。沸點高，約154℃。如果作為很多高分子材料的溶劑比較合適，但在有機合成中要慎重選擇，容易碰到溶劑脫不凈的情況。可以與水混溶，簡單的回收溶劑方法是很難脫水。如果不考慮成本，可以直接用水清洗。
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