尿素适用于一切作物和所有土壤，可用作基肥和追肥，旱水田均能施用。由于尿素在土壤中转化可积累大量的铵离子，会导致pH升高2-3个单位，再加上尿素本身含有一定数量的缩二脲，其浓度在500ppm时，便会对作物幼根和幼芽起抑制作用，因此尿素不宜用作种肥。
根据《国家发展改革委关于缓释肥料等执行农用化肥铁路优惠运价政策的通知》（发改价格〔2021〕1285号），尿素被列入《实行铁路优惠运价的农用化肥品种目录》，实施铁路货运优惠。
尿素铁肥尿素以络合物的形式，与Fe2+形成螯合铁。这种有机铁肥造价低，防治缺铁失绿效果很好。此外叶面喷0.3%硫酸亚铁时加入0.3%尿素，防治失绿效果比单喷0.3%硫酸亚铁好。
因为尿素具有的溶解染料性能，又有温和的还原性/抗氧化性及极为的吸湿性，所以在纺织工业上是优良的染料溶剂/吸湿剂/粘胶纤维膨化剂，树脂整理剂，有广泛的用途。
工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料,尿素加热至200℃时生成固态的三聚氯酸(即氰尿酸)。三聚氰酸的衍生物三氯异氰尿酸、二氯异氰酸钠、异氰尿酸三(2-羟乙酯)、异氰尿酸三(烯丙基)酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰酸酯、异三聚氰酸三缩水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺络合物等有许多重要应用。前两者是新型消毒、漂白剂，三氯异氰尿酸全世界总所产能力超过8万t。
选择性催化还原(SCR)排气后处理是通过尿素在燃烧排气中热解反应产生的氨，来与汽车尾气中的氮氧化物（NOx）进行选择性催化还原反应的一种技术，是降低燃烧锅炉和柴油发动机等燃烧废气中的有害物质NOx的关键而主流的技术。SCR系统是满足现代汽车严格排放法规例如欧Ⅳ/欧V/ 欧VI（国IV/国V/国VI）法规的系统。车用尿素在欧洲叫AdBlue（添蓝液），在美国叫DEF（柴油机排气处理液）。
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