二甲胺在常温常压下为无色、具有浓烈鱼腥臭的气体（商品常以加压液化形式储存或作为水溶液出售），易溶于水、乙醇和乙醚。作为最简单的脂肪仲胺，其化学性质主要表现为强碱性、亲核性及活泼的甲基化能力：能与酸反应生成盐，并可作为甲基化试剂与卤代烃、环氧化物等发生反应。其主要用途是作为关键的有机合成中间体和甲基源，用于大规模生产农药（如甲维盐、草甘膦）、医药（如二甲胺四环素）、高效离子液体型表面活性剂（如长链烷基二甲胺氧化物），同时也用作橡胶硫化促进剂、皮革处理剂以及有机溶剂等。