硫酸二甲酯（DMS）是一種化學化合物，公式為（CH3O）2SO2。作為甲醇和硫酸的二酯，其公式通常寫為(CH3)2SO4或Me2SO4，其中CH3或Me是指甲基。Me2SO4主要用作有機合成中的甲基化劑。Me2SO4是一種無色的油狀液體，有輕微的洋蔥味（盡管聞到它將代表大量接觸）。像所有的強堿化劑一樣，Me2SO4也有極大的毒性。它作為實驗室試劑的用途在某種程度上已被三氟甲基磺酸的甲基酯CF3SO3CH3所取代。

硫酸二甲酯是在19世紀初以不純的形式發現的。J.P.Claesson后來廣泛地研究了它的制備。在xxx次世界大戰中，它被作為一種可能用于化學戰的候選物質進行調查，在德國，它與氯磺酸甲酯（CH3ClO3S）混合，稱為C-stoff，在法國，它與氯磺酸混合，稱為Rationite。

硫酸二甲酯可以通過許多不同的方法在實驗室合成，最簡單的是硫酸與甲醇的酯化反應。

硫酸二甲酯是最著名的試劑，用于酚類、胺類和硫醇的甲基化。一個甲基的轉移比第二個更快。甲基轉移被認為是通過SN2反應發生的。與其他甲基化劑相比，硫酸二甲酯因其成本低、反應性強而被業界所青睞。

最常見的是采用Me2SO4來甲基化苯酚。一些簡單的醇也可以適當地甲基化，如叔丁醇轉化為叔丁基甲醚的過程。

硫酸二甲酯（DMS）被用來確定RNA的二級結構。在中性pH值下，DMS能使未配對的腺嘌呤和胞嘧啶殘基在其典型的Watson-Crick面上甲基化，但它不能使堿基配對的核苷酸甲基化。使用被稱為DMS-MaPseq的方法，RNA與DMS孵化以使未配對的堿基甲基化。然后RNA被逆轉錄；當逆轉錄酶遇到甲基化的RNA堿基時，經常添加一個不正確的DNA堿基。這些突變可以通過測序檢測出來，并推斷出RNA在突變率高于背景的堿基上是單鏈的。

硫酸二甲酯可以通過攻擊存在于鳥嘌呤中的咪唑環來影響DNA的堿基特異性裂解。硫酸二甲酯還能使DNA單鏈部分的腺嘌呤發生甲基化（例如，那些有RNA聚合酶等蛋白質逐步融化并重新退火的DNA）。在重新退火時，這些甲基干擾了腺嘌呤-鳥嘌呤堿基配對。然后核酸酶S1可以被用來切割單鏈區域的DNA（任何有甲基化腺嘌呤的地方）。這是分析蛋白質-DNA相互作用的一項重要技術。

盡管硫酸二甲酯非常有效且價格合理，但其毒性促使人們使用其他甲基化試劑。碘甲烷是一種用于O-甲基化的試劑，就像硫酸二甲酯一樣，但其危險性較小，價格較高。碳酸二甲酯的反應性較低，與硫酸二甲酯和碘化甲酯相比，其毒性要低得多。可以用高壓來加速碳酸二甲酯的甲基化。一般來說，甲基化劑的毒性與它們作為甲基轉移試劑的效率相關聯。

硫酸二甲酯具有致癌性和誘變性，有劇毒，具有腐蝕性，對環境有害。