效果很好的脱水剂，因为它的水合过程是放热的：不过其脱水产物为一层粘稠的液体，容易覆盖在未反应的五氧化二磷表面，导致其脱水能力下降。通常在干燥器中使用的是五氧化二磷的颗粒。五氧化二磷的干燥性能很强，因而有机合成中常用它作脱水剂。其中最重要的用途是将酰胺转变为腈类：其中PO(OH)只是用来理想化地表示PO的脱水产物。另外它也能与羧酸反应，得到酸酐：五氧化二磷溶于DMSO中得到的溶液称为Onodera试剂，能够发生斯文氧化反应，将醇氧化为醛。五氧化二磷还可以将许多无机酸转变为对应的酸酐。例如