Als Lebensmittelzusatzstoff ist es im Codex Alimentarius unter der E-Nummer 282 aufgeführt. Calciumpropionat wird als Konservierungsmittel in einer Vielzahl von Produkten verwendet, darunter Brot, andere Backwaren, verarbeitetes Fleisch, Molke und andere Milchprodukte. In der Landwirtschaft wird es u. a. zur Vorbeugung von Milchfieber bei Kühen und als Futterzusatz verwendet. Propionate hindern Mikroben daran, die von ihnen benötigte Energie zu produzieren, wie es Benzoate tun. Im Gegensatz zu Benzoaten benötigen Propionate jedoch kein saures Milieu.
Calciumpropionat wird in Backwaren als Schimmelpilzhemmer verwendet, in der Regel in einer Konzentration von 0,1-0,4 % (Tierfutter kann jedoch bis zu 1 % enthalten). Die Kontamination mit Schimmelpilzen gilt unter Bäckern als ernsthaftes Problem, und die beim Backen üblichen Bedingungen bieten nahezu optimale Voraussetzungen für das Wachstum von Schimmelpilzen.
Vor einigen Jahrzehnten war Bacillus mesentericus (Tau) ein ernsthaftes Problem, aber die heutigen verbesserten Hygienepraktiken in der Bäckerei in Verbindung mit dem schnellen Umschlag des Endprodukts haben diese Form des Verderbs praktisch beseitigt. Calciumpropionat und Natriumpropionat sind sowohl gegen B. mesentericus rope als auch gegen Schimmel wirksam.
Der Stoffwechsel von Propionat beginnt mit seiner Umwandlung in Propionyl-Coenzym A (Propionyl-CoA), dem üblichen ersten Schritt im Stoffwechsel der Carbonsäuren. Da Propionsäure drei Kohlenstoffe hat, kann Propionyl-CoA weder direkt in die Beta-Oxidation noch in den Zitronensäurezyklus eintreten. In den meisten Wirbeltieren wird Propionyl-CoA zu D-Methylmalonyl-CoA carboxyliert, das zu L-Methylmalonyl-CoA isomerisiert wird. Ein von Vitamin B12 abhängiges Enzym katalysiert die Umlagerung von L-Methylmalonyl-CoA zu Succinyl-CoA, das ein Zwischenprodukt des Zitronensäurezyklus ist und dort leicht eingebaut werden kann.
In einer doppelblinden, placebokontrollierten Crossover-Studie wurden Kinder über das tägliche Brot mit Calciumpropionat oder Placebo behandelt. Obwohl kein signifikanter Unterschied bei zwei Messgrößen festgestellt werden konnte, wurde ein statistisch signifikanter Unterschied beim Anteil der Kinder festgestellt, deren Verhalten sich durch die Herausforderung „verschlechterte“ (52 %), verglichen mit dem Anteil, dessen Verhalten sich durch die Herausforderung „verbesserte“ (19 %). Wenn Propansäure direkt in die Gehirne von Nagetieren infundiert wurde, führte sie zu reversiblen Verhaltensänderungen (z. B. Hyperaktivität, Dystonie, soziale Beeinträchtigung, Perseveration) und Gehirnveränderungen (z. B. angeborene Neuroinflammation, Glutathionverarmung), die teilweise den menschlichen Autismus nachahmen.
Calciumpropionat kann als Fungizid auf Obst verwendet werden.
In einer 1973 von der EPA durchgeführten Studie erwies sich die Verabreichung von 180 ppm Calciumpropionat über das Wasser als leicht toxisch für den Blauflossen-Sonnenbarsch.