Natriumdiacetat wird hauptsächlich als Konservierungsmittel und Säureregulator in der Lebensmittelindustrie eingesetzt und trägt dort die Bezeichnung E 262 ii. Eine seiner wichtigsten Anwendungen ist die Konservierung von Brot- und Backwaren, wo es das Wachstum von Fadenziehern (Bakterien, die das Brot verderben) und Schimmel wirksam hemmt. Es wird auch zur Verlängerung der Haltbarkeit von Fleisch- und Wurstwaren verwendet. Darüber hinaus dient es in der Tierernährung als Futtermittelkonservierungsmittel, um die mikrobielle Kontamination zu kontrollieren. In der Chemischen Analytik wird es zur Herstellung von Pufferlösungen eingesetzt, da es den pH-Wert von Lösungen stabilisieren kann.