Als levensmiddelenadditief is het opgenomen onder E-nummer 282 in de Codex Alimentarius. Calciumpropionaat wordt gebruikt als conserveermiddel in een groot aantal producten, waaronder: brood, andere bakkerswaren, verwerkt vlees, wei en andere zuivelproducten. In de landbouw wordt het onder meer gebruikt om melkziekte bij koeien te voorkomen en als voedingssupplement. Propionaten verhinderen dat microben de energie produceren die ze nodig hebben, zoals benzoaten dat doen. In tegenstelling tot benzoaten vereisen propionaten echter geen zure omgeving.
Calciumpropionaat wordt in bakkerijproducten gebruikt als schimmelremmer, meestal in een concentratie van 0,1-0,4% (hoewel diervoeder tot 1% kan bevatten). Schimmel besmetting wordt beschouwd als een ernstig probleem onder bakkers, en de voorwaarden die gewoonlijk gevonden in het bakken presenteren bijna-optimale omstandigheden voor schimmelgroei.
Een paar decennia geleden, Bacillus mesentericus (touw), was een ernstig probleem, maar vandaag de verbeterde sanitaire praktijken in de bakkerij, in combinatie met een snelle omzet van het eindproduct, hebben vrijwel geëlimineerd deze vorm van bederf. Calciumpropionaat en natriumpropionaat zijn effectief tegen zowel B. mesentericus rope als schimmel.
Het metabolisme van propionaat begint met de omzetting in propionylco-enzym A (propionyl-CoA), de gebruikelijke eerste stap in het metabolisme van carboxylzuren. Aangezien propionzuur drie koolwaterstoffen bevat, kan propionyl-CoA noch rechtstreeks in de bèta-oxidatiecyclus, noch in de citroenzuurcyclus worden opgenomen. In de meeste gewervelde dieren wordt propionyl-CoA gecarboxyleerd tot D-methylmalonyl-CoA, dat wordt geïsomeriseerd tot L-methylmalonyl-CoA. Een vitamine B12-afhankelijk enzym katalyseert de omzetting van L-methylmalonyl-CoA in succinyl-CoA, dat een tussenproduct is van de citroenzuurcyclus en daar gemakkelijk kan worden opgenomen.
Kinderen werden uitgedaagd met calciumpropionaat of placebo via dagelijks brood in een dubbelblind placebogecontroleerd cross-over onderzoek. Hoewel er geen significant verschil was op twee metingen, werd een statistisch significant verschil gevonden in het aandeel kinderen van wie het gedrag “verslechterde” met de uitdaging (52%), vergeleken met het aandeel van wie het gedrag “verbeterde” met de uitdaging (19%). Wanneer propaanzuur rechtstreeks in de hersenen van knaagdieren werd toegediend, veroorzaakte dit omkeerbare gedragsveranderingen (bv. hyperactiviteit, dystonie, sociale stoornissen, perseveratie) en veranderingen in de hersenen (bv. aangeboren neuroinflammatie, glutathiondepletie) die gedeeltelijk autisme bij mensen nabootsten.
Calciumpropionaat kan worden gebruikt als fungicide op fruit.
In een door de EPA gerapporteerde studie uit 1973 bleek de toediening van 180 ppm calciumpropionaat via water licht giftig te zijn voor bluegill sunfish.