Trong công nghiệp

TiCl3 là chất xúc tác Ziegler-Natta chính, dùng sản xuất công nghiệp của polypropylene. Các hoạt động xúc tác phụ thuộc mạnh vào đa hình và phương pháp chuẩn bị.[5]

Trong phòng thí nghiệm

TiCl3 cũng là một chất phản ứng trong tổng hợp hữu cơ, hữu ích cho các phản ứng ghép nối, thường với sự có mặt của các chất khử như kẽm. Nó khử oxi để tạo imin.[6] Titan(III) clorua có thể khử nitrat thành ion amoni, do đó cho phép phân tích liên tục nitrat và amoniac.[7]