Clo triflorua được sử dụng như là tác nhân flo hóa
Nó cũng được sử dụng làm chất oxy hóa trong thuốc phóng; cắt ống giếng dầu; tái chế nhiên liệu lò phản ứng
Ngoài ra, nó được sử dụng trong quá trình chế biến nhiên liệu hạt nhân để chuyển đổi uranium thành uranium hexafluoride ở dạng khí. Trong Chiến tranh Word II, ClF3 được Đức sử dụng làm khí đốt.