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：
其他用途.硫酸二甲酯可以对DNA中鸟嘌呤的咪唑环"N"位甲基化，修饰后甲基化G与核糖之间的糖苷键变得不稳定，在碱性条件下与哌啶作用，磷酸二酯键断裂，产生两个DNA片段。 该过程可用于测定碱基顺序，打断DNA链，等等。此外