Metylowanie amin aromatycznych można pokazać na przykładzie reakcji:
S-Metylowanie Podobnie do metylowania alkoholi, tiole są łatwo metylowane przez siarczan dimetylu:
S-Metylowaniu ulegają również sulfiniany, a produktem tej reakcji są sulfony metylowe:
Jest też stosowany do otrzymywania tioestrów metylowych:
Inne zastosowania Siarczan dimetylu bywa używany do sekwencjonowania DNA. Przy na zimno przerywa łańcuch DNA przy adeninie, a przy na gorąco przy guaninie.
Zagrożenia Siarczan dimetylu jest kancerogenem, mutagenem, substancją toksyczną, niebezpieczną dla środowiska i podatną na hydrolizę, czynnikiem korozyjnym. Jego bezpośrednie działanie mutagenne polega na metylowaniu zasad purynowych i pirymidynowych DNA, powodując ich rozsunięcie. Powstają wtedy mutacje typu krótkich insercji lub delecji podczas replikacji DNA. Niektórzy zaliczają go do potencjalnych broni chemicznych. Siarczan dimetylu jest wchłaniany przez skórę, błonę śluzową i układ pokarmowy. Objawy zatrucia występują z opóźnieniem, zwykle 6–24 godzin. Stężone roztwory zasad (np. amoniaku) mogą być użyte do zneutralizowania poprzez hydrolizę mniejszych wycieków, jednak reakcja z większymi ilościami siarczanu dimetylu może być niebezpieczna.