三氧化二锑属于添加型阻燃剂，常与其他阻燃剂、消烟剂并用，各组分间可产生协同效应。三氧化二锑在燃烧初期，首先是熔融，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应，降低燃烧温度。在高温状态下三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到阻燃作用。
三氧化二锑是应用最早的阻燃剂，适用于环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯等。单独使用时阻燃效果低，当与卤素化物并用时有良好的协同效应，阻燃效果明显提高。
也用于制造搪瓷釉药、颜料、药物、媒染剂等。此外，还在石油化工及合成纤维工业中用作催化剂，在玻璃工业中用作替代亚砷酸的脱色剂等
三氧化二锑还是一种良好的遮盖剂，用作白色油漆颜料。
