可有几种制法：将苯胺蒸气与甲醚混合，通过活性氧化铝催化剂，于230-295℃反应制得。苯胺和甲醇在铅锌铬催化剂作用下生成粗品N-甲基苯胺。再经蒸馏脱除甲醇、水、苯胺和N,N-二甲基苯胺而得N-甲基苯胺成品。该反应也可在三氯化磷存在下反应（苯胺：甲醇：三氯化磷=1：0.9：0.003mol）。

在实验室制备中，可采用硫酸二甲酯作甲基化剂。将硫酸二甲酯滴加至10%以下的苯胺和水的混合液中，搅拌1h后滴加30%氢氧化钠溶液。静置分取上层有机相，下层用苯提取，提取液回收苯后所得油状物与有机相合并，此即苯胺、N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺的混合物。用硫酸处理混合物。用硫酸处理混合物，使苯胺生成硫酸盐结晶滤除。

N,N-二甲基苯胺可与乙酐经下列反应转化为N-甲基苯胺。

工业品N-甲基苯胺含量≥98%。