Основное применение: сульфирование и ацилирование в органическом синтезе: получение трифлатов (TfO-): при реакции со спиртами и фенолами образуются трифлаты, которые являются важными уходящими группами и широко применяются в реакциях нуклеофильного замещения (например, SN2) и реакциях элиминирования, например: \(ROH + (CF_3SO_2)_2O \rightarrow ROTf + CF_3SO_3H\). Высокая активность трифлатов делает их пригодными для модификации сложных молекул (например, стероидов, производных сахаров).

　　Сульфоилирование аминов: при реакции с аминами образуются трифламиды (R₂NSO₂CF₃), используемые для защиты аминогрупп или получения фторсодержащих промежуточных соединений; в синтезе лекарственных препаратов они могут повышать липофильность и метаболическую стабильность молекул.

　　Носитель сильнокислотного катализатора: при сочетании с оксидами металлов (например, ZrO₂, Al₂O₃) получают твердые сверхкислотные катализаторы, используемые в реакциях алкилирования и изомеризации (например, превращение углеводородов в нефтехимии), что позволяет избежать проблем с коррозионностью и загрязнением, характерными для жидких кислот.

　　Реакции дегидратации и циклизации: как мощное дегидратирующее средство, способствует внутримолекулярной дегидратации спиртов с образованием алкенов или межмолекулярной дегидратации с образованием простых эфиров; в реакциях циклизации (например, синтез гетероциклических соединений) способствует образованию циклических структур из гидроксильных групп и соседних групп (например, производных пиррола, фурана).

　　Медицина и химия материалов:

　　Синтез промежуточных соединений для лекарств: используется для структурной модификации фторсодержащих лекарств, например, введение трифлильной группы в противовирусных и противоопухолевых препаратах для оптимизации терапевтического эффекта.

　　Получение ионных жидкостей: при реакции с азотсодержащими гетероциклами образуются ионные жидкости трифлатов, используемые в качестве ?зеленых? растворителей или материалов для электролитов.