Широко применяется в химической промышленности в синтезе карбамидо-альдегидных (в первую очередь карбамидо-формальдегидных) смол, клеев и т. п, широко использующихся в качестве агдезивов, в производстве древесно-волокнистых плит (ДВП) и мебельном производстве, используется для депарафинизации нефти. Производные мочевины — эффективные гербициды.
Карбамид марки Б используется в сельском хозяйстве в качестве минерального азотного удобрения, которое используется на всех видах почв под любые культуры. Такая форма удобрений обеспечивает значительную прибавку урожая сельскохозяйственных культур. Выпускается он в этом качестве в устойчивом к слеживанию гранулированном виде. По сравнению с другими азотными удобрениями карбамид содержит наибольшее количество азота (46,2%), что в основном и определяет экономическую целесообразность его использования в качестве удобрения для многих сельскохозяйственных культур на любых почвах.
Используется как кормовая добавка в животноводстве. В рубце жвачных животных обитают микроорганизмы, способные использовать мочевину для биосинтеза белка, поэтому ее добавляют в корма как заменитель белка.
В медицине мочевину чистую используют как дегидратационное средство для предупреждения и уменьшения отека мозга.
Интересные направления применения карбамида связаны с использованием его для очистки выбросов ТЭЦ и мусоросжигательных установок, где в качестве восстановителя оксидов азота используются продукты термического разложения карбамида. Причем карбамид может применяться как в твердом виде, так и в виде водного раствора. Сегодня данная технология уже внедряется на мусоросжигательных заводах.
Еще одним перспективным направлением использования карбамида является производство продукта AdBlue – 32,5%-го раствора карбамида, используемого для обработки выхлопных газов дизельных двигателей. Применение данного раствора позволяет добиться соответствия состава выхлопных выбросов нормам Euro-4 и Euro-5. В этом случае более предпочтительным является применение приллированного карбамида ввиду его физических свойств.