wodorkiem lub wodorotlenkiem sodu tworzą ylid siarkowy (metylid dimetyloksosulfoniowy (CH3)2S(O)CH2): [(CH3)3SO]I + NaOH → (CH3)2S(O)CH2 + NaI + H2O Ylid ten wykorzystywany jest do przyłączania grupy metylenowej do wiązania podwójnego (reakcja Johnsona-Coreya-Chaykovsky'ego).
Pod wpływem czynników acylujących, na przykład bezwodnika octowego, DMSO ulega O-acylowaniu i przegrupowaniu Pummerera: class=skin-invert-image|thumb|center|250px|Przegrupowanie Pummerera
Toksyczność DMSO jest inhibitorem acetylocholinoesterazy oraz powoduje rozpad czerwonych ciałek krwi. W organizmie ludzkim ulega on metabolizmowi do sulfidu dimetylowego (Me2S) i sulfonu dimetylowego (Me2SO2). LD50 wynosi 10–20 g/kg masy ciała (np. 14,5 g/kg, szczur, doustnie). Według kryteriów IARC nie wykazuje działania rakotwórczego, natomiast według kryteriów RTECS jego działanie rakotwórcze jest niejednoznaczne. DMSO ma również negatywne działanie na komórki serca i wątroby, a w szczególności na miRNA oraz ekspresję genów poprzez hipermetylację. Zmiany te mogą stanowić zagrożenie w technologii wspomaganego rozrodu (metody in vitro), gdzie DMSO jest powszechnie stosowany w celu zminimalizowania uszkodzeń komórek przy nagłym zamrażaniu z użyciem ciekłego azotu.