Il est utilisé en raffinage et en pétrochimie pour contrôler la formation de coke et de monoxyde de carbone. Il est employé dans plusieurs synthèses organiques et est un sous produit de l'oxydation de Swern. Il est également utilisé comme additif alimentaire, pour donner du goût. Il peut aussi être oxydé en diméthylsulfoxyde (DMSO), utilisé notamment pour ses qualités de solvant. Le plus gros producteur de DMS est l'entreprise Gaylord Chemical Corporation, un maillon important de l'industrie papetière à Bogalusa en Louisiane.
Le DMS a une odeur de chou très caractéristique qui peut être très incommodante à haute concentration. Son seuil de perception olfactive est très bas: il varie entre 0,02 et 0,1 ppm selon les individus. Toutefois, il est disponible en tant qu'additif alimentaire servant, en très faible quantité, à donner du goût (arôme alimentaire). La betterave, le chou, le maïs, les asperges et les fruits de mer dégagent du DMS lors de leur cuisson. Le phytoplancton produit lui aussi du DMS. Andrew Johnston (University of East Anglia) a caractérisé l'odeur du DMS comme "l'odeur de la mer". Il serait plus précis de dire que le DMS est un composant de l'odeur de la mer, un autre étant les phéromones (dictyopterenes(en)) de certaines algues. Le DMS est également un composé émis par le procédé kraft de transformation du bois en pâte à papier et par l'oxydation de Swern.
Le DMS est volatil, inflammable, irritant et a une odeur déplaisante même à faible concentration.