有机溶剂中，溶解能力最强的一种。它可以溶解大部份的有机物，包括碳水化合物、聚合物、肽，以及很多的无机盐和气体。它可以溶解相等于自己50-60%重量的溶质（其他一般溶剂只可以溶解10-20%），所以它在样本管理和高速药物筛检中是很重要的。氘代二甲基亚砜是核磁共振的常用溶剂。在某些条件下，当二甲基亚砜与醯氯接触时，会发生爆炸性反应。
其他极性非质子性溶剂.二甲基亚砜是重要的极性非质子性溶剂。它的毒性比其他如二甲基甲醯胺（DMF）、二甲基乙醯胺（ DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP