三氧化二锑是应用广泛的添加型阻燃剂，适用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、环氧树脂、聚氨酯等塑料的通用阻燃剂。单独使用时阻燃效果低，与磷酸酯、含氯化合物(如氯化石蜡、多氯联苯、全氯戍环癸烷等)、含溴化合物(如六溴联苯、六溴苯)并用，有良好的协同效应，阻燃效能显著提高。三氧化二锑与氯化物或Chemicalbook溴化物并用时，生成氯化锑或溴化锑，它们都是反应性和挥发性物质，在固态时可以促进卤素的移动和碳化物的生成，在气态时可以捕捉自由基，这些反应都有助于阻燃。常和氧化锌，氢氧化钠等作为溴系阻燃剂的协效剂在塑胶防火体系中应用。三氧化二锑可用于制造酒石酸锑钾、颜料、瓷器釉彩、媒染剂等。还用作聚酯缩聚时的催化剂。