環氧乙烷具有殺菌作用，對金屬無腐蝕性，無殘留氣味，能殺滅細菌（及其內生孢子）、黴菌和真菌，因此可用於消毒壹些不能耐高溫消毒的物品以及氣體殺菌劑的材料。美國化學家勞埃德-霍爾（Lloyd Hall）於 1938 年申請了環氧乙烷滅菌法的專利，用於保存香料，這種方法壹直沿用至今。環氧乙烷還廣泛用於繃帶、縫線和手術器械等醫療用品的消毒。
主要用於制造各種其他溶劑（如纖維溶劑等）、稀釋劑、非離子表面活性劑、合成洗滌劑、防凍劑、消毒劑、增韌劑和增塑劑。而纖維素羥乙基化可合成水溶性樹脂（其環氧乙烷含量約為 75%）。它還可用作熏蒸劑、塗料增稠劑、乳化劑、粘合劑和紙張施膠劑。
環氧乙烷-二氧化碳（比例為 90:10）或環氧乙烷-二氯二氟甲烷混合物，主要用於醫院和精密儀器的消毒。環氧乙烷加熏蒸劑常用於糧食和食品的保鮮。例如，幹蛋粉貯存時常因細菌的作用而分解，用環氧乙烷熏蒸處理後，可防止變質，而且蛋粉的化學成分包括氨基酸不受影響。
環氧乙烷易與酸作用，因此可以作為抗酸劑添加到某些物質中，從而降低這些物質的酸性或長期使用而不產生酸性。例如，在生產氯化丁基橡膠、異丁烯和異戊二烯****，在氯化前的聚合物溶液中如果加入環氧乙烷，成品就可以完全不受堿和水的洗滌。
由於環氧乙烷易燃，在空氣中的爆炸濃度範圍很廣，因此有時被用作燃料氣體炸藥的燃料成分。
環氧乙烷自分解可產生巨大能量，可用作火箭和噴氣推進動力，壹般采用硝基甲烷和環氧乙烷的混合物（60:40-95:5）。這種混合燃料燃燒性能好，凝固點低，性質相對穩定，不易爆燃。壹般來說，這些直接用途的環氧乙烷消耗量很小，環氧乙烷是乙烯工業中僅次於聚乙烯的第二大衍生物產品。環氧乙烷的重要性主要體現在它所生產的壹系列產品上。環氧乙烷的下遊產品種類遠遠多於乙烯衍生物的種類。環氧乙烷的毒性是乙二醇的 27 倍，與氨的毒性相似。甲醛、乙二醇和乙醇酸在人體內會形成甲醛、乙二醇和乙醇酸，對中樞神經系統起麻醉作用，刺激粘膜，對細胞漿有毒性。
環氧乙烷大部分用於制造其他化學品，主要是乙二醇。乙二醇的主要最終用途是生產聚酯聚合物，也用作汽車冷卻劑和防凍劑。其次用於生產乙氧基化物、乙醇胺、乙二醇醚、亞乙基胺、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、羥乙基纖維素、氯化膽堿、乙二醛和碳酸乙烯酯等下遊產品。
環氧乙烷主要用於制造乙二醇（聚酯纖維原料）、合成洗滌劑、非離子表面活性劑、防凍劑、乳化劑和乙二醇還原產品，也用於生產增塑劑、潤滑劑、橡膠和塑料。它廣泛應用於洗染、電子、醫藥、農藥、紡織、造紙、汽車、石油開采和提煉等諸多領域。