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，用硫酸二甲酯和酸处理DNA后，鸟嘌呤的"N"与腺嘌呤的"N"位都发生甲基化，处理后得到5'-DNA片段与核苷酸5'-羟基相连，3'-DNA片段与核苷酸3'