คลอไรด์แทนตาลัม(V) ใช้หลักๆ เป็นสารตั้งต้นในการผลิตวัสดุที่ประกอบด้วยแทนตาลัม มีบทบาทสำคัญในกระบวนการ deposition ไอเคมี (CVD) เพื่อสร้างฟิล์มบางของแทนตาลัมหรือสารประกอบแทนตาลัม ซึ่งจำเป็นในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ฟิล์มเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวกั้นการแพร่หรือชั้นนำไฟฟ้าในวงจรรวมขั้นสูง

นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์อนุพันธ์แทนตาลัมอื่นๆ ที่ใช้ในตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาอินทรีย์ โดยเฉพาะในการก่อตัวพันธะคาร์บอน-คาร์บอน เนื่องจากความตอบสนองกับออกซิเจนและความชื้น จึงมีประสิทธิภาพในงานวิจัยสำหรับพัฒนาสารอนินทรีย์และออร์กาโนเมทัลลิกใหม่ๆ

นอกจากนี้ คลอไรด์แทนตาลัม(V) ยังใช้ในการเตรียมออกไซด์และไนไตรด์ที่ขึ้นอยู่กับแทนตาลัม ซึ่งมี ứng dụng ในคาปาซิเตอร์ประสิทธิภาพสูง เคลือบแสง และเคลือบที่ทนการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง