尿素适用于作基肥和追肥，有时也用作种肥。尿素在转化前是分子态的，不能被土壤吸附，应防止随水流失；转化后形成的氨也易挥发，所以尿素也要深施覆土。（土壤转化施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中，通过氢键作用被土壤吸附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵，进而生成碳酸和氢氧化铵。然后铵根离子能被植物吸收和土壤胶体吸附，碳酸氢根离子也能被植物吸收，因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。
另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸，尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响，在土壤呈中性反应，水分适当时土壤温度越高，转化越快；当土壤温度10℃时尿素完全转化成铵态氮需7-10天，当20℃需4-5天，当30℃需2-3天即可。尿素水解后生成铵态氮，表施会引起氨的挥发，尤其是碱性或碱性土壤上更为严重，因此在施用尿素时应深施覆土，水田要深施到还原层。
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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