Основными потребителями фталевого ангидрида являются промышленность пластмасс и лакокрасочных материалов, где он применяется для изготовления пластификаторов (диалкилфталатов), в качестве исходного реагента (вместе с этиленгликолем и глицерином) для синтеза полиэфирных смол и алкидных смол.

Кроме того на основе фталевого ангидрида производят различные красители, лекарственные препараты, инсектициды, присадки к смазочным маслам, добавки для авиационного топлива, для резины и шин в качестве замедлителя подвулканизации (антискорчинг).

Фталевый ангидрид - реагент для обнаружения и титриметрического определения низших первичных и вторичных алифатических спиртов, идентификации фенолов и фенольных смол.