Une molécule de DMF possède un groupe formyle (HCO-) liée covalent à un atome d'azote, qui est ensuite connecté à deux groupes CH₃, lui donnant la structure C₃H₇NO. Le groupe carbonyl (C=O) dans le DMF a un moment dipolaire, avec le centre de charge négative et la paire solitaire d'électrons sur l'azote qui favorise encore plus la basicité. Le DMF est une molécule stable car les groupes amide permettent des structures planes. La résonance contribue également à la stabilité. Le DMF est un composé fabriqué maison et, en plus d'être un solvant participant à de nombreuses opérations physico-chimiques, la présence de groupes méthyle sur l'atome d'azote influence la solubilité, la réactivité et les propriétés de l'azote.