作汽油的提前点火添加剂、消泡剂、增塑剂、、抗静电剂、溶剂中的添加剂，以及低温液压油。另外，甲基膦酸二甲酯还可以被用作催化剂。甲基膦酸二甲酯亦可用于有机合成之中，以它爲原料，可以生产出一种高反应活性的叶立德。1992年，以色列航空1862号班机在飞往特拉维夫途中于荷兰阿姆斯特丹坠毁，所载运货物中有190升的甲基膦酸二甲酯。