三氯化鐵是一種重要的水處理藥劑。它易溶于水，有強烈的吸水性，能吸收空氣里的水分而潮解，是有機合成催化劑。在水中與氫氧化物堿度作用后生成了多種水解產物，既而結合成了Fe(OH)3。這些水解產物帶有很多正電荷，所以能中和膠體微粒上的負電荷，并且與帶負電荷的顆粒物和三氫氧化鐵相結合。由于此結合能力，所以具有絮凝能力并形成礬花。三氯化鐵與水中的硫化氫、磷酸鹽、砷酸鹽以及氫氧化物堿度發生化學反應生成沉淀物。它能將廢水中的重金屬和硫化物沉淀出來，形成的氧化鐵礬花又可吸附水中難于降解的物質。是城市污水及工業廢水處理的高效廉價絮凝劑，具有顯著的沉淀重金屬及硫化物、脫色、脫臭、除油、殺菌、除磷、降低出水COD及BOD等功效。

污水處理中三氯化鐵的作用主要體現在以下方面：
1、生成的礬花大且密實，所以沉淀較快，這種密實的礬花帶正電荷多，所以與水中膠體微粒的作用強。由于三氯化鐵水解生成物上的電荷量與其質量相比的比值大，故其對水中乳化和半乳化有機物(如油、脂肪和其他天然的和人工合成的有機物)的作用和吸附能力強，可取代液體或固體硫酸鋁、聚合氯化鋁等絮凝劑，處理成本與其它絮凝劑相比可降低30%以上。
2、因形成的礬花密實、沉降快，能減少跑礬花現象，使濾池反沖洗次數減少。
3、絮凝性能優良，沉降速度高于鋁鹽系列絮凝劑，如硫酸鋁、聚合氯化鋁等，且生成的礬花比重大，相對來說鋁鹽生成的礬花顆粒的離散性弱，狀如疏松的毛絨或浮云。使用三氯化鐵混凝劑后的沉淀污泥體積是使用鋁鹽型混凝劑時的污泥體積的1/3到2/3，并且易于脫水。處理后產生的污泥量少，可大大節省污泥處理費用。
4、它能在很寬的pH值范圍內形成礬花，在pH值(4～12)的寬范圍內均可使用，最佳使用pH值范圍(6.0-8.4)。與氫氧化鋁相比，氫氧化鐵的溶解度非常低。三氯化鐵混凝劑由于有這些特性，所以適用的pH值范圍非常寬，并且不會發生所處理的水將大量鐵從澄清處理過程中帶走而引發滯后沉淀現象。由于以上這些優點，凡使用過的用戶都對此有了充分的肯定。
5、相對鋁鹽對人體神經系統的影響，三氯化鐵是高效、無毒無二次污染的絮凝劑。
6、對低溫渾濁水處理效果要優于其它絮凝劑。