二叔丁基用作橡胶、塑料的防老剂，各种石油产品和食品、饲料、动植物油、肥皂的抗氧剂。它的油溶性良好，加入后不影响油品色泽，广泛使用于变压器油、透平油等。
二叔丁基对甲酚是常用的橡胶防老剂，对热、氧老化有一定的防护作用，也能抑制铜害。单独使用没有抗臭氧能力，但与抗臭氧剂及蜡并用可防护气候的各种因素对硫化胶的损害。在丁苯胶中亦可作为胶凝抑制剂。本品挥发性较大。在橡胶中易分散，可以直接混入橡胶或作为分散体加入胶乳中。广泛用于天然胶，各种合成胶及其胶乳中。本品不变色，亦不污染。用于制造轮胎的白色侧壁，白色、艳色和透明的各种橡胶及其胶乳制品，以及日用、医疗卫生、胶布、胶鞋等橡胶制品。在橡胶中一般用量0.5-3份。当用量增至3-5份时亦不会喷霜。本品还可做为合成橡胶后的处理和贮存时的稳定剂，可用于丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶等胶种。