在室温和大气压力下，三氯化硼是无色气体，在潮湿空气中有烟雾出现。具有令人透不过气来的味道。
三氯化硼可脱除熔融金属中的氮化物、碳化物和氧化物，因而可用于精炼铝、镁、锌和铜合金。作为焊接助熔剂，它已成功地应用于铝合金、铁、锌、钨以及蒙乃尔铜-镍合金的焊接中。用三氯化硼蒸气处理熔融体，可提高铝铸件质量。这一处理过程除了可以有效脱除氮化物、碳化物和氧化物外，还将有效地脱除金属中的包藏气体，例如氢、氮和一氧化碳。用三氯化硼处理时，铝的晶粒生长更均匀。用三氯化硼处理铝还能增加铝材的抗张强度，而且重新熔化也不会从本质上改变材料的晶粒结构。
在电阻生产过程中，使用一项已经开发成功的工艺，可以在陶瓷基材上覆盖一层均匀耐磨的碳膜。这项工艺包括在高温下将三氯化硼加入到苯中。三氯化硼还可用于熄灭热处理炉内的镁火。由三氯化硼反应生成的氯化镁膜将空气和金属隔开，因而可灭镁火。作为可以提升燃料热值的硼源，三氯化硼已在高能燃料和火箭推进剂领域得到应用。
三氯化硼在医药中间体领域，用三氯化硼处理后的羧酸，加入醇类，能够简单、高效、高产量的获得羧酸酯。在精细化工品领域，三氯化硼可用于高纯硼和有机化合物的催化剂。在钢铁制造领域，三氯化硼作为添加剂可使钢铁硼化，使钢铁具有高硬度、高熔点、良好的电和磁性功能、高抗腐蚀性，提高钢铁使用寿命。在硅酸盐加工领域，三氯化硼是必不可缺的助融剂。三氯化硼也是众多硼烷化合物的重要原料，除了传统硼烷外，利用三氯化硼制备出的有机前驱体法与氯化铵可制备三氯环硼氮烷，经胺解氮化后制备强度高、密度低、耐腐蚀、透波性强的氮化硼纤维素。此外，三氯化硼在航天航空领域，可以作为火箭推进剂使用。最为重要的是，在半导体制造中，三氯化硼可与其他气体混用，通过化学气相沉积形成薄膜，是制造光导纤维、集成电路BPG材料的基本物质。在等离子体刻蚀制程中，三氯化硼是金属铝刻蚀的重要气体，同时也可用于IC制造中的掺杂与离子注入等过程。
三氯化硼还可当催化剂使用。建议苯乙烯聚合反应使用三氯化硼作催化剂。据报道，用此法生产的聚合物，其相对分子质量是使用其它实验催化剂生产的聚合物相对分子质量的三倍。
三氯化硼遇水迅速水解，水解产物为氢酸和硼酸。三氯化硼与含羟基的羧酸乙酯反应，生成硼酸乙氧羰基取代酯，收率80%~85%。用三氯化硼在-80℃温度下处理ROH(R=烷基),获得高收率的烷基二氯代亚硼酸酯(Cl2BOR)。三氯化硼与B(OR)3在-80℃反应，同样能获得高收率的Cl2BOR。三氯化硼与氯醇反应可以生成硼酸酯、氯代硼酸酯和受热易歧化的二氯代亚硼酸酯。三氯化硼可与吡啶，硝基苯组成加合化合物。在-78.5℃,三氯化硼可与环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、四氢吡喃组合为具有1:1组成的化合物。
