Een DMF-molecuul bezit een formylgroep (HCO-) covalent gebonden aan een stikstofatoom, dat verder is verbonden met twee CH₃-groepen, waardoor het de structuur C₃H₇NO krijgt. De carbonylgroep (C=O) in DMF heeft een dipoolmoment, samen met het negatieve ladingcentrum en het eenzame elektronpaar op de stikstof, wat de basischheid verder bevordert. DMF is een stabiel molecuul omdat amidegroepen platte structuren toelaten. Resonantie draagt ook bij aan stabiliteit. DMF is een zelfgemaakt middel en naast het zijn als oplosmiddel, speelt het een rol in talrijke fysico-chemische processen. De aanwezigheid van methylgroepen aan het stikstofatoom beïnvloedt oplosbaarheid, reactiviteit en eigenschappen van het stikstof.