Die Hauptanwendung für Eisenchlorid ist heute die Wasserbehandlung. Hauptsächlich wird es eingesetzt, um Phosphate aus dem Abwasser zu entfernen, daneben nutzt man auch seine Wirkung als Koagulant (um Partikel auszuflocken) und zur Entfernung von Sulfiden (wie Schwefelwasserstoff) aus dem Abwasser. Als Koagulant wird es nicht nur in der Abwasserbehandlung eingesetzt, sondern auch in der Trinkwasseraufbereitung, sowie Industrie- und Brauchwasseraufbereitung. Abseits der Abwasserreinigung kommt Eisenchlorid auch zum Ätzen (z.B. von Leiterplatten) zur Anwendung, sowie in der organischen Synthese als Katalysator für die Friedel-Crafts-Reaktion. Früher war es auch ein Adstringens (Blutstiller) und damit in der Medizin in Anwendung.

Der Wirkstoff Eisen geht diverse chemische Reaktionen ein. So kann Eisen sich mit Phosphationen oder Sulfidionen verbinden. Diese Stoffe sind schlecht in Wasser löslich und werden dadurch als Feststoff abgeschieden (gefällt). Daneben bilden sich mit Wasser eine Reihe von Eisenhydroxiden. Sowohl das Eisenion als auch die Eisenhydroxide wirken mit ihren positiven Ladungen als Koagulierungsmittel. Damit wird die Abstoßung von Partikeln im Wasser verringert und die Partikel schließen sich zu größeren zusammen, die dann schwerer sind uns sich leichter absetzen können.  

Eisenionen und Chloridionen verteilen sich rasch im Wasser. Eisen reagiert mit Phosphat oder Sulfid oder bildet mit dem Wasser Hydroxide. Letztendlich bildet sich ein Fällschlamm, der vom Wasser getrennt werden kann. Chloridionen bleiben im Wasser gelöst.

PAC ist das Akronym für Polyaluminiumchlorid. Es handelt sich dabei um eine Metallsalzlösung, ähnlich wie Eisenchlorid. Die Funktion und die Wirkweise ist daher auch dem Eisenchlorid ähnlich, mit ein paar Unterschieden:

PAC ist teilneutralisiert. Dadurch sind einige Chloride durch Hydroxidionen ersetzt. Als Konsequenz daraus bilden sich Aluminiumhydroxidchlorid-Ionen, die sich zu größeren Einheiten zusammenschließen können („polymerisieren“). Diese Polymere haben eine höhere Ladung und damit bessere Flockungswirkung. Außerdem reagiert das Produkt weniger sauer. PAC wird damit sowohl für die Phosphatfällung im Abwasserbereich, als auch zur Koagulation / Flockung zur Abwasser-, Trinkwasser-, Industrie-, aber auch Schwimmbadwasser eingesetzt.
Eine weitere Anwendung ist die Papierindustrie: Aluminium ist schon seit dem 19. Jhdt. ein wichtiger Hilfsstoff in der Papierherstellung. Früher wurde dazu vorwiegend Aluminiumsulfat („Alaun“) verwendet, in den letzten 20–30 Jahren wurden viele Prozesse auf PAC umgestellt, da dies für den modernen Papierprozess gewisse Vorteile aufweist.