硫酸二甲酯可用于有機磷殺蟲劑、其他殺菌劑、其他除草劑等農藥合成等。因為硫酸二甲酯作為一種重要的烷基化劑,在有機合成中常用于代替鹵代烴作為甲基化試劑,進行O-甲基化反應和N-甲基化反應,可以用于諸如農藥甲胺磷、乙酰甲胺磷、抗蚜威、氟蚜螨等殺蟲殺螨劑的合成。但是硫酸二甲酯在高度高殘留農藥方面的應用市場處于相對萎縮的趨勢,中國于2007年1月1日全面禁止甲胺磷等5種有機磷農藥在國內農業上的使用,氟蚜螨等新型高效農藥新品種,需要在技術上降低產品生產成本,而且需要做好登記產品上的推廣應用工作。