1,1-Dimethylhydrazine chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu năng lượng cao trong các ứng dụng quân sự, làm nhiên liệu đẩy tên lửa và nhiên liệu cho động cơ đẩy và các đơn vị phát điện nhỏ.
1,1-dimethylhydrazine cũng được sử dụng làm thuốc trừ sâu.
Được sử dụng làm chất ổn định cho phụ gia nhiên liệu peroxide hữu cơ; chất hấp thụ đối với khí axit; trong nhiếp ảnh; thành phần của máy bay phản lực và nhiên liệu tên lửa; chất kiểm soát tăng trưởng thực vật
Là chất trung gian hóa học cho axit succinic 2,2-dimethylhydrazide