二甲基苯酚是一種重要的精細化工原料，具有多種用途。它廣泛套用於農藥、樹脂、香料、染料、抗氧劑、阻聚劑和抗菌類藥物等研究領域。具體來說，二甲基苯酚可用於合成聚苯醚、環氧等樹脂，這些樹脂具有剛性大、耐熱性高、電性能優良的特點，因此被用於製造電飯鍋、榨汁機、咖啡機等餐廚具和小家電領域。
此外，二甲基苯酚還用於有機合成，可以作為消毒劑、溶劑、染料和藥物的合成原料，包括降血脂藥吉非羅齊（gemfibroxil），以及抗愛滋病病毒感染、抗微生物、抗心律失常、抗糖尿病等生物活性化合物。在醫藥工業中，它還可以用於生產麻醉劑（例如利多卡因、布比卡因）、心律失常藥物（如妥卡尼）等。
2,6-二甲基苯酚作為二甲基苯酚的一種，還用於吸附材料、塑膠材料、絕緣材料等領域。而2,4-二甲苯酚則常用作防腐劑，並可溶於多種有機溶劑。