Aleado con mercurio forma una aleación líquida que congela a -60ºC y se utiliza para termómetros de bajas temperaturas. El sulfato de talio, que es inoloro, insípido y muy venenoso, se usa para exterminar roedores e insectos.

El sulfuro de talio se emplea en la fabricación de células fotoeléctricas sesibles a las radiaciones infrarrojas.

En algunos sistemas militares de comunicación se han utilizado los cristales de bromoyoduro de talio como transmisores de la radiación infrarroja y los cristales de oxisulfuro de talio como receptores de la misma.