酯最常用于对酚、胺和硫醇进行甲基化，反应通常以S2机理进行，且DMS中第一个甲基转移的速度更快。尽管此类烷基化反应相对高效，硫酸二甲酯的价格也不昂贵，但它的高毒性极大限制了其应用。其他的甲基化试剂中，碘甲烷毒性较低但价格较贵，也可用于"O"-甲基化；碳酸二甲酯毒性更低，可用于"N"-甲基化。 一般在选用甲基化剂时，需要综合考虑试剂的毒性及反应的效果。
"O"-甲基化.MeSO对酚的甲基化反应是其最广泛的应用。该反应对一些简单的醇也适用，比如硫酸二甲酯与叔丁醇反应，可将其转化为甲基叔