在钻井作业中，需要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压，膨润土通常作为泥浆添加剂使用。一般情况下，浅孔使用钙基膨润土，地层复杂时则用钠基膨润土。膨润土在铁矿球团中主要作为粘结剂使用。
膨润土在废水处理中主要作为吸附剂和絮凝剂使用；在固废处理方面，膨润土主要作为土地填埋防渗材料使用；在高危害性废物处理工程中，由于膨润土具有很强的吸湿膨胀性和较大的阳离子交换容量，对核素起到机械屏障和化学屏障的双重作用，在核素的处理处置中有巨大的应用潜力，常作为高废物填埋处置的缓冲防渗材料，可以阻止地下水渗漏、核素迁移、支撑废物容器和均匀岩体压力等。
膨润土应用于铸造主要作为型砂粘结剂使用。对于高压造型、钢铸件及铸件，由于要求熔点高，耐用性好，通常选用钠基膨润土，而轻型铸件多采用钙基膨润土。