中间产物是异硫脲盐。反应机理是：这个反应显示出含硫中心的强亲核性，及异硫脲盐的易水解性。碱金属硫化物也可进行该反应，但会产生二烷基硫醚。硫脲的使用避免了副产物的生成。硫脲也可用于嘧啶环系的构建，具体过程是：硫脲中的氨基与β-二羰基化合物中的羰基及烯醇缩合，然后脱硫。同样地，氨基噻唑也可以由硫脲和α-卤代酮反应制得。硫酸镉和硫脲反应可以制得半导体硫化镉纳米粒子。具体过程是：含有1g硫酸镉（1.3mmol），0.5g硫脲（6.6mmol）和0.1g二氧化硅的浊液在超声波存在下通风室温反应3小时。