尿素是一種高濃度氮肥，屬中性肥料，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。

尿素適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。由于尿素在土壤中轉化可積累大量的銨離子，會導致pH升高2-3個單位，再加上尿素本身含有一定數量的縮二脲，其濃度在500ppm時，便會對作物幼根和幼芽起抑制作用，因此尿素不宜用作種肥。

根據《國家發展改革委關于緩釋肥料等執行農用化肥鐵路優惠運價政策的通知》（發改價格〔2021〕1285號），尿素被列入《實行鐵路優惠運價的農用化肥品種目錄》，實施鐵路貨運優惠。

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。

工業上還用作制造脲醛樹酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛樹脂的原料,尿素加熱至200℃時生成固態的三聚氯酸(即氰尿酸)。三聚氰酸的衍生物三氯異氰尿酸、二氯異氰酸鈉、異氰尿酸三(2-羥乙酯)、異氰尿酸三(烯丙基)酯、三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰酸酯、異三聚氰酸三縮水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺絡合物等有許多重要應用。前兩者是新型消毒、漂白劑，三氯異氰尿酸全世界總所產能力超過8萬t。

實驗室應用

尿素能非常有效地使蛋白質變性，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。