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：HNO转变为NO、HSO转变为SO、HClO转变为ClO、HCFSO转变为(CF)SO。
制备.PO由磷在充足氧气下燃烧生成。