亞磷酸二甲酯在農藥上可直接用于合成有機磷殺蟲劑敵百蟲、除草劑草甘膦等，也可用于合成其他含磷中間體，如O，O-二甲基磷酰氯、O，O-二甲基硫(醇)代磷酸銨等。此外，它也是一種重要的有機合成原料，用于有機磷酸型緩蝕劑、塑料助劑、染料添加劑以及紡織品阻燃劑的生產。