Kaliumchloraat was een belangrijk ingrediënt in vroege slaghoedjes (primers) voor vuurwapens. Het wordt nog steeds in die toepassing gebruikt, voor zover het niet is vervangen door kaliumperchloraat.
Drijfgassen op basis van chloraat zijn efficiënter dan traditioneel buskruit en zijn minder gevoelig voor schade door water. Zij kunnen echter uiterst onstabiel zijn in aanwezigheid van zwavel of fosfor en zijn veel duurder. Chloraatdrijfgassen mogen alleen worden gebruikt in apparatuur die daarvoor is ontworpen; het niet in acht nemen van deze voorzorgsmaatregel is een veel voorkomende oorzaak van ongelukken. Kaliumchloraat, vaak in combinatie met zilverfulminaat, wordt gebruikt in lawaaimakers die bekend staan als “crackers”, “snappers”, “pop-its”, of “bang-snaps”, een populair type knalvuurwerk.
Een andere toepassing van kaliumchloraat is als oxidator in een rookcompositie, zoals die wordt gebruikt in rookgranaten. Sinds 2005 wordt een patroon met kaliumchloraat gemengd met lactose en hars gebruikt voor het genereren van de witte rook die de verkiezing van de nieuwe paus door een pauselijk conclaaf aankondigt.
Kaliumchloraat wordt vaak gebruikt in laboratoria van middelbare scholen en hogescholen om zuurstofgas te genereren. Het is een veel goedkopere bron dan een onder druk staande of cryogene zuurstoftank. Kaliumchloraat ontleedt gemakkelijk bij verhitting in contact met een katalysator, meestal mangaan(IV)-dioxide (MnO2). Het kan dus eenvoudig in een reageerbuis worden gedaan en boven een brander worden verwarmd. Als de reageerbuis is voorzien van een eenhulzige stop en een slang, kan warme zuurstof worden afgetapt. De reactie verloopt als volgt:
2 KClO3(s) → 3 O2(g) + 2 KCl(s)
Door verhitting zonder katalysator wordt het omgezet in kaliumperchloraat:
4 KClO3 → 3 KClO4 + KCl
Bij verdere verhitting ontleedt kaliumperchloraat tot kaliumchloride en zuurstof:
KClO4 → KCl + 2 O2
De veilige uitvoering van deze reactie vereist zeer zuivere reagentia en zorgvuldige temperatuurbeheersing. Gesmolten kaliumchloraat is een uiterst krachtige oxidator en reageert spontaan met veel gangbare materialen, zoals suiker. Explosies zijn het gevolg geweest van vloeibare chloraten die in de latex- of PVC-buizen van zuurstofgeneratoren spatten, alsmede van contact tussen chloraten en koolwaterstofafdichtingsvetten. Onzuiverheden in kaliumchloraat zelf kunnen ook problemen veroorzaken. Wanneer met een nieuwe partij kaliumchloraat wordt gewerkt, is het raadzaam een klein monster (~1 gram) te nemen en dit sterk te verhitten op een open glasplaat. Verontreiniging kan deze kleine hoeveelheid doen exploderen, wat aangeeft dat het chloraat moet worden weggegooid.
Kaliumchloraat wordt gebruikt in chemische zuurstofgeneratoren (ook wel chloraatkaarsen of zuurstofkaarsen genoemd), die worden gebruikt als zuurstoftoevoersystemen van bijvoorbeeld vliegtuigen, ruimtestations en onderzeeërs, en is verantwoordelijk geweest voor ten minste één vliegtuigongeluk. Een brand in het ruimtestation Mir werd ook op deze stof teruggevoerd. De ontleding van kaliumchloraat werd ook gebruikt om de zuurstoftoevoer voor schijnwerpers te verzorgen.
Kaliumchloraat wordt ook gebruikt als bestrijdingsmiddel. In Finland werd het verkocht onder de handelsnaam Fegabit.
Kaliumchloraat kan met zwavelzuur reageren tot een zeer reactieve oplossing van chloorzuur en kaliumsulfaat:
2 KClO3 + H2SO4 → 2 HClO3 + K2SO4
De aldus gevormde oplossing is zo reactief dat zij spontaan ontbrandt als er brandbaar materiaal (suiker, papier, enz.) aanwezig is.
In scholen wordt gesmolten kaliumchloraat gebruikt bij de dramatische demonstratie van gillende jelly babies, Gummy Bears, Haribo en Trolli snoepjes, waarbij het snoepje in het gesmolten zout valt.
In chemische laboratoria wordt het gebruikt om HCl te oxideren en kleine hoeveelheden gasvormig chloor vrij te maken.
Opstandelingen in Afghanistan gebruiken kaliumchloraat ook op grote schaal als een belangrijk bestanddeel bij de productie van geïmproviseerde explosieven. Toen grote inspanningen werden geleverd om de beschikbaarheid van ammoniumnitraatmeststoffen in Afghanistan te verminderen, begonnen IED-makers kaliumchloraat te gebruiken als een goedkoop en doeltreffend alternatief. In 2013 werd in 60% van de IED’s in Afghanistan kaliumchloraat gebruikt, waarmee het het meest gebruikte ingrediënt in IED’s is.Kaliumchloraat was ook het belangrijkste ingrediënt in de autobom die werd gebruikt bij de bomaanslagen op Bali in 2002, waarbij 202 mensen om het leven kwamen.