在有机合成中，MnO2被广泛应用作为氧化剂，其反应活性受到结构、制备方法和溶剂极性的影响。
一、不饱和脂肪醇的氧化
MnO2可以将烯丙基醇转化为α,β-乙烯基醛，并且当存在醇或胺时，酰基氰化物会发生醇解或氨解反应，生成相应的α,β-乙烯基酯和氨。此外，炔丙基醇经过MnO2氧化后可以得到烷基醛和酮，而不稳定的炔丙基醛还可以进一步生成Michael产物。
二、苯基醇和杂环醇的氧化
MnO2可以将芳基醇氧化为共轭芳醛或酮，而其他官能团则不会参与反应。
三、饱和醇的氧化
MnO2与饱和脂肪醇和脂肪环醇反应可以高产率地得到饱和醛或酮。1,2-二醇容易被MnO2氧化为醛或酮，而1,2-环二醇则反应生成二醛或二酮，这取决于反应物的结构。
四、胺与炔的合成
在硼氢化钠存在下，α,β-不饱和烯醇经过MnO2氧化后可以与胺进一步反应。一级醇经过MnO2氧化后，经过Bestmann-Ohira试剂处理可以得到端炔。
五、氰基转化为酰胺
在硅胶的参与下，MnO2能将氰基转化为酰胺。
六、胺类化合物的氧化
MnO2氧化胺可以得到甲酰胺、重氮化合物等。二烷基羟胺经过MnO2氧化后会生成相应的硝酮。
七、其他反应
MnO2还可以参与其他反应，如α-羟基酸的裂解、二芳基甲烷的氧化、二芳基酮的转化、醛到羧酸的转化、由硫制备二硫化物、由磷制备磷化物或由胺制备酮。此外，近年来在二氧化锰中添加高锰酸钾的绿色循环方法也得到了广泛应用。
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