La principal aplicación de este producto es su uso directo como precursor de CVD ultrapuro.
La producción de microprocesadores y chips de memoria requiere precursores CVD especiales fabricados a partir de pentacloruro de niobio de "máxima pureza".
Las lámparas halógenas de bajo consumo cuentan con una capa reflectante de calor hecha de pentacloruro de niobio.
En la producción de condensadores cerámicos multicapa (MLCC), el pentacloruro de niobio brinda apoyo para la optimización del diseño del polvo.
El proceso sol-gel utilizado para este fin también se aplica en la producción de recubrimientos ópticos químicamente resistentes.
El pentacloruro de niobio se utiliza en aplicaciones catalíticas.