从化学结构上看，DMF分子由一个甲酰基-CHO和两个甲基-CH₃连接在氮原子上构成，这种结构使其兼具极性与非质子特性。作为极性非质子溶剂，DMF对机化合物和有机化合物均有良好溶能力，能与水、乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂混溶，在常温下呈现色透明液体状态，带有轻微胺类气味，沸点约153℃，具有较高的热稳定性。
在溶机制方面，DMF分子中的羰基C=O可通过氢键与溶质形成配位作用，同时非质子特性使其不会干扰亲核试剂的反应活性。这种特性使其在有机合成中常用作反应介质，例如在Suzuki偶联反应、格氏反应及药物体合成等场景中发挥关键作用。此外，其高介电常数ε=38.25使其能有效溶离子型化合物，包括许多机盐和有机盐类。
工业应用领域中，DMF主要用于聚氨酯合成革、聚丙烯腈纤维抽丝的溶剂，也作为涂料、黏合剂、印刷油墨等的溶剂使用。在电子行业，它常被用作光刻胶的剥离剂和清洗剂；在分析化学中，可用作气相色谱固定相和高效液相色谱的流动相添加剂。
尽管DMF具有优异的溶性能，但其毒性需要引起重视。长期接触可能导致肝损伤和皮肤刺激，因此在使用过程中需采取有效防护措施。随着环保提升，部分领域已开始采用更安全的替代溶剂，但DMF凭借其不可替代的溶效率，仍然在精细化工领域占据重要地位。