用于制取各種鋰的化合物、金屬鋰及其同位素。還用于制備化學反應的催化劑。半導體、陶瓷、電視、醫藥和原子能工業也有應用。分析化學中用作分析試劑。在鋰離子電池中也有應用。在水泥外加劑里作為促凝劑使用。

碳酸鋰有明顯抑制躁狂癥作用，可以改善精神分裂癥的情感障礙，治療量時對正常人精神活動無影響，作用機制可能與抑制腦內神經突觸部位去甲腎上腺素的釋放并促進再攝取，對升高外周血細胞有作用，本藥小劑量用于子宮肌瘤合并月經過多的有一定治療作用，小劑量也可用于急性菌痢，鋰鹽無鎮靜作用，一般對嚴重急性躁狂患者先與氯丙嗪或氟哌啶合用，急性癥狀控制后再單用碳酸鋰維持。