Wciąż budzi wiele kontrowersji, jednak swoją karierę medyczną rozpoczął już ponad sto lat temu w Niemczech. Jego kliniczne zastosowanie zawdzięcza przede wszystkim swoim właściwościom przeciwzapalnym, przeciwbólowym i rozszerzającym naczynia krwionośne. W przypadku leczenia schorzeń układu moczowego DMSO został zaakceptowany jako lek sprzedawany na receptę. Dodatkowo jest świetnym nośnikiem innych substancji. Ogólne zastosowanie naturalnego rozpuszczalnika DMSO to:

• leczenie nowotworów – niektóre badania laboratoryjne wykazały, że DMSO może spowolnić postępowanie raka, jednak nie przeprowadzono potwierdzających badań klinicznych,
• leczenie wynaczynień po chemioterapii (czyli chemioterapii, która wyciekła i została uwięziona w tkance),
• terapia bólu – badania wykazują, że nałożony na skórę zmniejsza ból i stany zapalne,
• choroby zwyrodnieniowe stawów i zapalenie stawów – leczenie obrzęków, jednak potrzeba więcej badań, które pozwolą określić optymalną dawkę,
• dopęcherzowo – DMSO jest zaakceptowanym medycznie sposobem leczenia śródmiąższowego zapalenia pęcherza.

Należy jednak pamiętać, że w większości tych przypadków, jest to rzekome zastosowanie i DMSO stale znajduje się w fazie testów i badań naukowych. 

Sposób wynalezienia DMSO jest dość unikatowy w skali wszystkich naturalnych suplementów diety, a wciąż prowadzone badania naukowe pozwalają poznać coraz to nowsze właściwości substancji, a także potwierdzić dotychczasowe zastosowanie. Unikalność DMSO polega na tym, że rozcieńcza się pod wpływem powietrza, a po zastosowaniu miejscowym szybko wnika w skórę. Jednakże w przeciwieństwie do innych przenikających rozpuszczalników (zdecydowanej większości) nie powoduje nieodwracalnego uszkodzenia membrany. Działa więc nie tylko kojąco na bóle i obrzęki, ale również wpływa na zwiększenie penetracji skóry przez inne leki. Dodatkowo wykazuje właściwości antyoksydacyjne i zatrzymuje wolne rodniki wodorotlenowe. Smak DMSO jest silnie czosnkowy, a spowodowane to jest wydychanym metabolitem dimetylosiarczku (DMS). Podsumowując, ogólne własności DMSO to:

• działa przeciwzapalne i przeciwbólowe,
• przyśpiesza gojenie się owrzodzeń i ran, 
• zmniejsza zaczerwienienie skóry,
• poprawia przenikanie substancji czynnych i leków przez skórę,
• wykazuje właściwości konserwujące (stosowany w kriobiologii do konserwowania tkanek, narządów i zawiesin komórkowych).

Dla zwolenników medycyny niekonwencjonalnej DMSO jest bardzo ważną substancją. Według nich dimetylosulfotlenek wykazuje właściwości przeciwnowotworowe. Jego wykorzystanie w leczeniu raka opiera się przede wszystkim na właściwościach związanych z szybkim przenikaniem do komórek, co czyni z niego bardzo dobry nośnik leków i substancji przeciwnowotworowych. Można spotkać się z twierdzeniem, że DMSO wykazuje ochronne działanie w stosunku do zdrowych tkanek podczas radio- i chemioterapii. Prowadzone są badania nad zdolnością do niszczenia komórek nowotworowych (zwłaszcza nowotworów skóry, piersi i płuc, białaczki, chłoniaka). Brak jest jednak dostępnych badań klinicznych, potwierdzających tak pozytywny wpływ DMSO podczas terapii przeciwnowotworowej. Brak twardych dowodów leczenia raka u ludzi z pomocą tej substancji sprawia, że lekarze nie polecają DMSO jako metody leczenia nowotworów. Jest to spowodowane nie tylko brakiem wystarczającej liczby badań i grupy testowej, ale również tym, że nie został zarejestrowany jako lek przeciwnowotworowy (jedynie jako substancja na receptę w przypadku śródmiąższowego zapalenia pęcherza). Jest on jednak bardzo chętnie wykorzystywany w medycynie alternatywnej.