主要應用
醫學應用：
皮膚科以含有尿素的某些藥劑來提高皮膚的濕度。非手術摘除的指甲使用的封閉敷料中，含有40%的尿素。
測試幽門螺桿菌存在的碳-14-呼氣試驗，使用了含有碳14或碳13標記的尿素。因為幽門螺桿菌的尿素酶使用尿素來制造氨，以提高其周邊胃里的pH值。同樣原理也可測試生活在動物胃中的類似細菌。
農業應用：
尿素是一種高濃度氮肥，屬中性速效肥料，也可用于生產多種復合肥料。在土壤中不殘留任何有害物質，長期施用沒有不良影響。畜牧業可用作反芻動物的飼料。 但在造粒中溫度過高會產生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對作物有抑制作用。我國規定肥料用尿素縮二脲含量應小于0.5%。縮二脲含量超過1%時，不能做種肥，苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。
尿素是有機態氮肥，經過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。
商業應用：
特殊塑料的原料，尤其尿素甲醛樹脂
某些膠類的原料
肥料和飼料的成分
取代防凍的鹽撒在街道，優點是不使金屬腐蝕
加強香煙的氣味
賦予工業生產的椒鹽卷餅棕色
某些洗發劑、清潔劑的成分
急救用制冷包的成分，因為尿素與水的反應會吸熱
處理柴油機、發動機、熱力發電廠的廢氣，尤其可降低其氧化氮
催雨劑的成分〈配合鹽〉
過去用來分離石蠟，因為尿素能形成包合物
耐火材料
環保引擎燃料的成分
美白牙齒產品的成分
為化學肥料
染色和印刷時的重要輔助劑
實驗室應用：
尿素能非常有效的使蛋白質變性，尤其能非常有效地破壞非共價鍵結合的蛋白質。這特點可以提高某些蛋白質的可溶性，其濃度可達10摩爾/體積。尿素也可用來制造硝酸尿素。
飼料添加劑：
人類糧食資源與蛋白質的短缺，也造成飼料工業一大難題。業者積極尋找蛋白質的新來源，并擴及蛋白質以外的氮來源，例如含氮量高的尿素。
1897年，Waesk 等人提出反芻動物能轉化非蛋白質氮為菌體蛋白質的想法。1949年，C. J. Watson 等人喂食綿羊含有N15標記的尿素膠囊，4天后在綿羊血液、肝臟、腎臟中檢驗出含有N15的蛋白質。這證實了反芻動物可以利用非蛋白質氮。同年 J. K. Looli 等人以尿素當作唯一氮源喂食綿羊，發現綿羊能夠正氮平衡，表明綿羊瘤胃里的微生物能利用尿素合成其生長所需的10種必需氨基酸。自此，尿素及尿素化合物成為反芻動物的飼料添加劑了。
在化妝品中的應用：
尿素是一種很好用的保濕成分，它就存在于肌膚的角質層當中，屬于肌膚天然保濕因子NMF的主要成分。對肌膚來說，尿素具有保濕以及柔軟角質的功效，所以也能夠防止角質層阻塞毛細孔，藉此改善粉刺的問題。用于面膜、護膚水、膏霜、護手霜等產品中保濕成份的添加。添加比例為3-5%。
工業應用：
對鋼鐵、不銹鋼化學拋光有增光作用，在金屬酸洗中用作緩蝕劑，也用于鈀活化液的配制。
