通常，纳米级氧化镁具有明显的表面效应、宏观隧道效应、小尺寸效应和量子尺寸效应，经过改性处理之后，无团聚现象，在催化、光学、力学、磁性、化工等方面具有特异功能与总要的应用价值，作为21世纪重要的新材料，前景十分广阔。

纳米氧化镁在催化、电子、油品、陶瓷、涂料等领域具有广泛的应用。添加到不同的产品中起到的作用也是不同的，在塑料、化纤行业中作为阻燃剂；无线电工业高频磁棒天线、磁性装置填料、绝缘材料填料与各种载体；硅钢片生产中的高温退水剂、电子工业材料、高级陶瓷材料、化工原料中的添加剂和粘结剂；电绝缘体材料、制造坩埚、熔炉、电极棒材、电极薄板、绝缘导管（管状元件）；耐火材料和耐火纤维、耐热涂料用填料、镁铬砖、耐高温、耐绝缘仪表、电缆、电学、光学材料及炼钢。

在纺织领域，随着高性能阻燃纤维的需求越来越高，合成新型多的高性能阻燃剂为功能面料的发展提供了理想的材料。同时，纳米氧化镁时常被用来和刨花、木屑一起制造绝热、隔音、质轻、耐火纤维等耐火材料与金属陶瓷。

此外，相比于传统的一些含磷或卤素有机阻燃剂，纳米氧化镁添加量小，且无毒、无味，是开发阻燃纤维理想的添加剂。同时，纳米氧化镁用于燃油具有极强的洁净、抑制腐蚀的能力，在涂料中具有很好的应用前景。