硫酸肼是一種多用途的化學物質，具體套用包括：
工業方面。硫酸肼主要用作強還原劑，在金屬提取、電鍍和金屬加工等領域有廣泛套用，還可用於水泥、紙漿和染料工業中作為氧化劑的還原劑；也可用於製造偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈等化合物；還用於提純稀有金屬，例如從碲中分離釙。
醫藥方面。硫酸肼用於製造多種藥品，如異菸肼、無水肼、呋喃西林等；還用於製造抗結核病藥物，與抗結核藥物聯用可提高治療效果；還用於肝炎、腎炎和其他炎症性疾病的治療；在美國，硫酸肼還被用作營養補充劑，幫助對抗癌症患者因治療引起的厭食、消瘦等症狀。
農業方面。硫酸肼用作殺蟲劑和滅菌劑；還可用作植物生長調節劑，促進作物生長和發育，增加產量，提高農作物的逆境抵抗力；還用於製造蘋果酸肼、植物生長抑製劑。
其他方面。硫酸肼還用於分析試劑，如重量法測定鎳、鈷和鎘；還用作含氮化合物的合成原料，如染料、塑膠和膠粘劑等；還可作為塑膠和橡膠的發泡劑；在肝功能試驗中用於製備麝香草酚的濁度液。
由於硫酸肼具有毒性，需在通風、乾燥的庫房中貯存，遠離熱源和火種，並確保容器密封。