由于铊的剧毒性,铊的应用受到了很大的限制。1965年以前,铊主要用作杀鼠、灭蚁、杀虫和防霉的药剂。鉴于铊农药的高毒性,且在使用过程中容易造成二次环境污染,1975年以后,铊相继被许多国家限制或禁止使用。铊及其化合物曾用于治疗结核病、头癣、痢疾、痛风、盗汗等多种疾病,但由于铊在毒性和医疗之间只有很窄的分界线,因此也被限制使用。铊同位素（铊201）可用于心脏、肝脏、甲状腺、黑素瘤和冠状动脉类疾病的检测诊断和治疗,目前已被同位素锝99替代用于心血管成像。20世纪80年代以后,铊的应用逐渐转移到电子工业、光学、有机合成等方向：在工业上的主要用途是掺入到各种合金中,提高合金的硬度、强度和抗腐蚀性;在电子工业被应用到荧光粉、电池、灯、半导体、电镀、电子用玻璃陶瓷以及变阻器等电子器件中;铊在光学领域可用于红外光纤、光学玻璃、光学元件和光信息材料。