Диэтилдитиокарбамат применяется в качестве спиновой ловушки нитроксидного радикала NO, в онкологии и как антиоксидант. Образование комплексов диэтилдитиокарбаматов с железом используется в методе, позволяющим детектировать образование нитроксидный радикал в биологических препаратах. NO сложно детектировать из-за короткого времени полужизни, однако он хорошо связывается с железо-дитиокарбаматным комплексом. В результате образуется стабильный комплекс, который может быть определён с помощью электрон-парамагнитного резонанса.

Диэтилдитиокарбамат натрия широко применяется в аналитической и препаративной химии, в производстве реактивов высокой чистоты для производства люминофоров и полупроводниковой отрасли. Осаждает катионы тяжёлых металлов в виде диэтилдитиокарбаматов Sn, Ga, Ni, Co, Cd, In, Pb, Sb, Mo, Cu, Bi, Te(VI), Ag, Se(VI), Tl(III), Pd(II), Hg, Au и Fe(II) и (III), комплексы которых, затем поглощают.