Диметиланилин находит применение в органической химии как сырье для получения красителей (малахитовый зеленый; метиленовый голубой и др), индикаторов (п-диметиламинобензальдегид, N,N-диметил-п-фенилендиамин и др). ДМА также является сырьем для получения широкого спектра продуктов тонкого органического синтеза применяемых в аналитической химии, фармацевтических производствах и других областях.