磷酸三甲酯是一种有机试剂，常温下稳定，在各种树脂中的溶解度良好，粘度低，色相低，所以可用作特殊溶剂；环氧树脂添加剂(降低粘度)；聚酯纤维加工时的防着色剂(改善染色质量)；纺织用油剂；用作汽油添加剂，可防止爆震，改善辛烷值，提高加铅汽油存贮时的稳定性；也可用作汽油表面点火的控制剂，高温时四乙基铅分解抑制剂；非腐蚀性汽油添加剂；聚酯纤维聚合时的催化剂；石墨制品的改性剂；增塑剂；萃取剂；农药杀虫剂原料。磷酸三甲酯遇水发生水解，故保存时要防潮。由于其水解而释放出PO43-，从而成为形成难溶磷酸盐沉淀的均相沉淀剂，常被用作锆、铪的沉淀试剂和测定半导体的扩散源。此外，磷酸三甲酯也是一种磷脂类萃取剂，用于萃取分离某些金属离子。磷酸分子中的羟基的氢原子全部或部分被烷基、芳基取代后的产物，称为磷酸酯。如果磷酰基的氧被硫取代，则称为硫代磷酸酯。

上图为磷酸酯和硫代磷酸酯的分子结构通式，其中R1、R2、R3可为相同的烷基或芳基；也可以是不同的烷基或芳基；也可以是烷基与芳基同时出现。R1、R2、 R3可以同时被置换，也可只置换其中的一个或二个。即可以生成单酯、二酯或三酯、对称酯及不对称酯等。磷酸酯广泛存在于自然界中，某些酯还具有生理活性，如核酸及辅酶中都含有磷酸酯;又如磷酸甘油酯是细胞膜所特有的主要组分;但是某些磷酸酯对哺乳动物又有很高的毒性，对胆碱酯酶、血清酯酶、胰酯酶和肝酯酶有抑制作用。
早在1870年W.Hytt等就已开始将磷酸酯用作硝酸纤维素的增塑剂，第二次世界大战后，作为增塑剂的用途发展很快，主要品种有：磷酸三甲苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三辛酯、磷酸丁基二苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、三(氯乙基)磷酸酯、磷酸三丁酯等。一般说，与树脂混容性好，但是除了磷酸三辛酯外，耐寒性均差。最大特点是，树脂阻燃性好，可使聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚氨酯、酚醛树脂等获得阻燃性。随着磷酸酯添加量增加，树脂阻燃性或自熄性越好。适作阻燃剂的磷酸酯主要有：三(氯乙基)磷酸酯、三(氯丙基)磷酸酯、三(二溴丙基)磷酸酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三叔丁基苯基酯等。它们均属填加型阻燃剂。作为反应型阻燃剂，是在聚合物链段中引入磷酸酯类。磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯可用作汽油辛烷值增加剂。磷酸三丁酯还用作消泡剂。
磷酸酯除用作增塑剂、阻燃剂外，还大量用作农药的除草剂、杀菌剂、杀虫剂，它们是有机磷农药的一大类，约有400余种，如特丁磷、高灭磷、家蝇磷、乙酯磷等。无色透明液体。 易溶于水，溶于乙醚，但难溶于乙醇。用作测定锆的试剂、溶剂、萃取剂及气相色谱固定液主要用作医药和农药的溶剂及萃取剂。农药中间体。在日本，主要用作纺织油剂和聚合物的防着色剂。磷酸三甲酯主要用作医药、农药的溶剂和萃取剂用作气相色谱固定液；用于锆的测定；用作萃取剂锆的测定。气相色谱固定液(最高使用温度50，溶剂为乙醚)。溶剂。萃取剂。半导体扩散源。三氯氧磷与甲醇在碳酸钾存在下反应生成磷酸三甲酯。同时反应生成磷酸二甲酯钾盐，则用硫酸二甲酯反应生成磷酸三甲酯。磷酸三甲酯粗产品经水洗、脱色、脱水、减压蒸馏得成品。原料消耗定额：三氯氧磷1094kg/t、甲醇686kg/t。