在发现C60以后，化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性。C60具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属（如铂系金属和镍）形成一系列络合物。例如C60与铂、锇可以结合成{[(C2H5)3P]2Pt}C60和C60OsO4·（四特丁基吡啶）等配位化合物，它们有可能成为高效的催化剂。
日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6。中国武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦），对于硅氢加成反应具有很高的催化活性。 利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。已知的C60的较稳定的C60氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。在控制温度和压力的条件下，可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温下非常稳定，而在80℃～215℃时，C60的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60，它可以被100%地回收，并被用来重新制备C60的氢化物。与金属或其合金的贮氢材料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的优点，而且C60比金属及其合金要轻，因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。
C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存氧气。与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的压力为3.9×106Pa，属于高压贮氧法，而C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa，属于低压贮氧法。利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。 1）用于制造生物活性材料：尼尔森(Nelson）等人报道C60对田鼠表皮具有潜在的肿瘤毒性。贝尔(Baier）等人认为C60与超氧阴离子之间存在相互作用。1993年弗莱德曼（Friedman）等人从理论上预测某些C60衍生物将具有抑制人体免疫缺损蛋白酶HIVP活性的功效，而艾滋病研究的关键是有效抑制HIVP的活性。日本科学家报道一种水溶性C60羧衍生物在可见光照射下具有抑制毒性细胞生长和使DNA开裂的性能，为C60衍生物应用于光动力疗法开辟了广阔的前景。1994年Toniolo等人报道一种水溶注C60—多肽衍生物，可能在人类单核白血球趋药性和抑制HIV-1 蛋白酶两方面具有潜在的应用，黄文栋等人制得水溶性C60－脂质体，发现其对癌细胞具有很强的杀伤效应。台湾科学家报道多羟基C60衍生物—富勒酵具有吞噬黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶产生的超氧阴离子自由基的功效，还对破坏能力很强的羟基自由基具有优良的清除作用。利用C60分子的抗辐射性能，将放射性元素置于碳笼内注射到癌变部位能提高放射治疗的效力并减少副作用。
2）癌细胞的杀伤效应：C60经光激发后有很高的单线态氧的产率，而单线态氧与生物机体的生理生化功能、组织损伤、肿瘤以及光化治疗技术都有着重要关系。当对C60的激发光强度达到4000lx时，癌细胞受单线态氧的作用已接近100%死亡，因此能有效地破坏癌细胞的质膜和细胞内的线粒体中质网和核膜等重要的癌细胞结构，从而导致癌细胞的损伤乃至死亡。还有的研究指出，可以将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，也可以达到杀伤肿瘤细胞的目的。
3）抗病毒作用。人体免疫缺损蛋白酶（HIV-1`protease HIVP）被认为是抗病毒疗法中主要抑制对象，富勒烯具有抑制 HIVP 活性的功效，而抑制 HIVP活性是研究治疗艾滋病的关键。HIVP的活性部分可以近似的描述为一个敞开式圆柱体，线性排列着疏水氨基酸，线性圆柱体的半径和一个 C60 分子几乎相同，但由于富勒烯分子是非极性的，因此将其制备成水溶性的 C60 或者其衍生物后，就可以嵌入 HIVP 的活性中心。C60衍生物的疏水部分与 HIVP 的活性部位结合相互起来， 亲水部分（极性基团）则在膜表面形成溶剂化层，阻断了HIVP 的活性中心，从而达到抑制 HIVP 的目的。
4）致使 DNA 裂解。核酸含有生物遗传信息，是一类重要的生物分子，它包括脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA两大类，而 DNA的裂变将引起细胞凋亡，致使生物体变异。富勒烯具有光物理特性，有很深的颜色，在 UV 和可见光区显示了丰富的光化学行为，在光的激发下，三线态C60可产生约一个单位能量，通过能量转换，可形成高产量的单线态氧1O2。而三线态也能氧化富电子底物。试验发现，富勒烯衍生物具有专一地切割 DNA的能力。
当然DNA的裂解也会使有病或异常增值的细胞凋亡，通过连接靶向性的官能团，可能使富勒烯的作用发生在特定的部位，这为治疗某些癌症和一些疑难杂症提供了一条新的途径，而从单线态氧1O2 到单电子转移转移机理，标志着对作用机理认识的深入，随着富勒烯作用机理的进一步揭示，必将会给富勒烯及其衍生物在DNA裂解方面的应用带来深远的影响。
5）清除自由基。C60被喻为吸收游离基的海绵。在某些情况下，生物体需要活性氧来完成生理过程，如吞噬细菌、凝血酶原合成、肝脏对外来毒物的解毒等。但许多情况下，活性氧积累过剩时，又会产生损伤作用，如氧自由基和H2O2 能损伤细胞膜，致使一些细胞坏死，人们已经发现许多疾病是由氧自由基触发的，机体衰老也与此密切相关 Chiang等人报道水溶性的多羟基富勒烯衍生物 fullerenols 对消除由黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶产生的超氧基有很好的效果， 该富勒烯醇化合物比母体 C60 减少了它们固有的生物毒性。一些具有电子亲和力的富勒烯醇成为合适的试剂，用于生物体系的自由基去除和水溶性的抗氧化剂以减少有病血液中的自由基的浓度和抑制不正常或有病细胞的生长，试验表明，当溶液中富勒醇的浓度为50mg /L时，对超氧基的清除率可达到80%，同时通过光谱吸收试验和化学发光技术试验还显示富勒烯醇的存在对黄嘌呤氧化而产生的尿酸的量没有影响，这意味着它对黄嘌呤氧化酶没有抑制作用，而直接对超氧基起抑制作用。 C60的衍生物C60F60俗称“特氟隆”可做为“分子滚珠”和“分子润滑剂”在高技术发展中起重要作用。将锂原子嵌人碳笼内有望制成高效能锂电池。碳笼内嵌人稀土元素铕可望成为新型稀土发光材料。水溶性钆的C60衍生物有望做为新型核磁造影剂。高压下C60可转变为金刚石，开辟了金刚石的新来源。C60及其衍生物可能成为新型催化剂和新型纳米级的分子导体线、分子吸管和晶须增强复合材料。C60与环糊精、环芳烃形成的水溶性主客体复合物将在超分子化学、仿生化学领域发挥重要作用。
由于用C60薄膜做基质材料可以制成齿状组合型的电容器，用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点，可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。
富勒烯还具有记忆性，可以用做记忆材料。
