Eine DMF-Molekül besitzt eine Formylgruppe (HCO-), die kovalent an ein Stickstoffatom gebunden ist, das seinerseits mit zwei CH₃-Gruppen verbunden ist, wodurch es die Struktur C₃H₇NO erhält. Die Carbonylgruppe (C=O) in DMF hat einen Dipolmoment, wobei das negative Ladungszentrum und das Elektronen-Lone-Pair auf dem Stickstoff die Basisität weiter fördern. DMF ist ein stabiles Molekül, da Amidgruppen planare Strukturen ermöglichen. Resonanz trägt ebenfalls zur Stabilität bei. DMF ist ein selbst hergestelltes Verbindungsmittel und wird nicht nur als Lösungsmittel eingesetzt, sondern auch als Teilnehmer an zahlreichen physikalisch-chemischen Vorgängen. Die Anwesenheit von Methylgruppen am Stickstoffatom beeinflusst Löslichkeit, Reaktivität und Eigenschaften des Stickstoffs.