Le phosphate de trioctyle est un excellent retardateur de flamme et plastifiant résistant au froid. Il est utilisé dans les résines vinyliques, cellulosiques et phénoliques, les polyuréthanes, les caoutchoucs synthétiques, les solvants, les antimousses, etc. Ses performances à basse température sont supérieures à celles des esters d'adipate ; il présente également une résistance aux moisissures et des propriétés ignifuges. Mélangé au DOP, il permet d'obtenir des produits auto-extinguibles. Il peut aussi être utilisé dans les composés pour câbles PVC, les revêtements, etc. Enfin, il sert de solvant dans la production de peroxyde d'hydrogène et d'intermédiaire pour la synthèse de pesticides.