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二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。在醫藥工業中二甲基亞砜還有直接用作某些藥物的原料及載體。
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。