二氧化猛主要用在干电池中作去极化剂。是玻璃工业中的良好脱色剂，可将低价铁盐氧化成高铁盐，使玻璃的蓝绿色转为弱黄色。电子工业中用以制锰锌铁氧体磁性材料。炼钢工业中用作铁锰合金的原料，浇铸工业的增热剂。防毒面具中用作一氧化碳的吸收剂。
化学工业中二氧化猛用作氧化剂(如紫红素合成)、有机合成的催化剂、油漆和油墨的干燥剂。二氧化猛也用作火柴工业的助燃剂，陶瓷、搪瓷的釉药和锰盐的原料。二氧化猛还用于烟火，水的净化除铁、医药、肥料及织物印染等方面。在有机合成中，二氧化猛被用作氧化剂，其反应活性与其结构、制备方法以及溶剂极性有关。
不饱和脂肪醇的氧化，用MnO2能将烯丙基醇转化为α,β-乙烯基醛，当醇或胺存在时，酰基氰化物会醇解或氨解得到相应的α,β-乙烯基酯和氨。炔丙基醇可以被MnO2氧化成烷基醛和酮，而不稳定的炔丙基醛能进一步得到Michael产物。