環氧乙烷是一種有毒的致癌物質，以前被用來制造殺菌劑。環氧乙烷易燃易爆，不易長途運輸，因此有強烈的地域性。被廣泛地應用于洗滌，制藥，印染等行業。在化工相關產業可作為清潔劑的起始劑。
環氧乙烷有殺菌作用，對金屬不腐蝕，無殘留氣味，可殺滅細菌（及其內孢子）、霉菌及真菌，因此可用于消毒一些不能耐受高溫消毒的物品以及材料的氣體殺菌劑。美國化學家Lloyd Hall在1938年取得以環氧乙烷消毒法保存香料的ZL，該方法仍有人使用。環氧乙烷也被廣泛用于消毒醫療用品諸如繃帶、縫線及手術器具。
主要用于制造其他各種溶劑（如溶纖劑等），稀釋劑,非離子型表面活性劑,合成洗滌劑、抗凍劑、消毒劑、增韌劑和增塑劑等。與纖維素發生羥乙基化可合成得水溶性樹脂（其環氧乙烷含量約75%）。還可用作熏蒸劑、涂料增稠劑、乳化劑、膠黏劑和紙張上漿劑等。
通常采用環氧乙烷-二氧化碳（兩者之比為90：10）或環氧乙烷-二氯二氟甲烷的混合物，主要用于醫院和精密儀器的消毒。環氧乙烷用熏蒸劑常用于糧食、食物的保藏。例如，干蛋粉的貯藏中常因受細菌的作用而分解，用環氧乙烷熏蒸處理，可防止變質，而蛋粉的化學成分，包括氨基酸等都不受影響。