纳米二氧化硅在塑料中具有高强度、高流动性和小尺寸效应，可提高塑料制品的致密性、光洁度和耐磨性能。若通过适当的表面改性，则可以达到对塑料同时增强增韧的目的。在塑料工程中的应用将纳米SiO2作为添加剂添加到塑料中，不仅起到常规SiO2所起的补强效果，而且它还可使塑料具有许多新的特性。
将纳米二氧化硅添加到聚乙烯中，通过特殊的方法，可使超细二氧化硅在基体中分散均匀，制得高耐磨、高硬度的聚乙烯复合材料。
在通用塑料中，若加入纳米粒子能使其达到工程塑料的性能。如将纳米SiO2加入聚丙烯中，其强度可与工程塑料尼龙相媲美。
在热塑性塑料中，气相法二氧化硅可以提高塑料的韧性，它被添加到塑料中后，可以在不削弱材料刚性的前提下提高材料的韧性，甚至还能提高材料的刚性。
将纳米SiO2用于对光学塑料的表面改性，可以在塑料表面形成硬涂层，改善塑料表面的耐磨性和抗划伤性。
纳米SiO2用于半透明塑料薄膜，可提高薄膜的透明度、强度和韧性，防水性能也大大提高，这类薄膜可以作为特殊用途的高级薄膜。
在塑料中，二氧化硅还可以作为阻燃剂使用。由于气相二氧化硅通过在凝聚相的物理过程提高了炭硅层的强度，使之能够阻止燃烧中热量和物质的传递。
