二氧化硫脲作为还原剂在印染工业广泛用于羊毛漂白；还原染料与硫化染料的染色；分散染料染色用的还原洗净剂、拔染脱色剂。在有机合成中用来还原酮、醌、硝基、偶氮、氧化偶氮、氧化偶氮、次联氮基化合物以及有机硫化物等。二氧化硫脲还作为各种脱色剂，是照相胶化乳胶的敏化剂，分离稀有金属铑和铱的化学试剂，可提高聚乙烯的稳定性。在聚丙烯腈和聚合的蒸发过程中加入二氧化硫脲，能使聚丙烯腈的色泽得到改善，是合成纤维生产的重要配套产品。本品还广泛用于医药、香料等精细化工产品的生产等。