2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷憑借獨特的位阻型對稱結構與溫和的反應特性，在有機合成、材料基礎研究中具有不可替代的應用價值。

2,3-二甲基-2,3二硝基丁烷（DMNB)是一種重要的有機中間體，其用途廣泛。如它具有用作炸藥示蹤劑的特殊功能和用途，國際民航組織（ICAO)于1991年發(fā)布文件，強制性要求在塑膠炸藥中添加示蹤劑便于機場爆炸物的檢測，其可代替硝基甲苯作為示蹤劑。2,3-二甲基-2,3二硝基丁烷也是合成2-取代-1，3- 二氧-4，4，5，5-四甲基咪唑啉類物質的關鍵原料之一，這類物質對NO有專一捕獲性能，在醫(yī)學上有重要的應用。另外，其還是合成分子磁鐵的主要構體各種氮氧自由基的重要原料之一。