硫酸二甲酯对碳水化合物的"O"-甲基化是哈沃斯法（Haworth）测定糖环形结构的基础，一般反应在碱溶液中进行。 另一种甲基化测定方法以碘甲烷-氧化银作试剂。
"N"-甲基化.MeSO与胺反应发生"N"-甲基化，可用于制备季铵盐或叔胺：含脂肪链的季铵盐可用作表面活性剂或纤维软化剂。与叔胺的反应如下：
"S"-甲基化.硫酸二甲酯与硫醇盐的反应和与醇的反应类似，只是被甲基化的原子变为硫原子：例如：该反应可用来制备硫酯：
其他