Calciumoxid wird unter dem Namen „Branntkalk“ oder „gebrannter Kalk“ in unreiner Form gehandelt. Es setzt sich mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung zu Calciumhydroxid um. Bei jeder Wasserzugabe zu Calciumoxid entsteht Kalkwasser, das alkalisch reagiert.

Aufgrund dieser Reaktion, die natürlich sofort auch mit Körperflüssigkeiten stattfindet, ist Calciumoxid als Gefahrstoff gleich eingestuft wie Calciumhydroxid. Eine heftige Reaktion kann auch bei der Zugabe von Säuren, von Glycerin und von einer Zuckerlösung beobachtet werden. In Ethanol ist Calciumoxid nicht löslich. Aus der Luft zieht es Wasser und Kohlenstoffdioxid an, so dass es allmählich in Calciumcarbonat zerfällt.

Branntkalk wird durch Erhitzen von Calciumcarbonat auf über 1000 °C hergestellt. Im Labor kann er auch durch das Verbrennen von Calcium erhalten werden:   

Der größte Anteil Calciumoxid wird zur Mörtelherstellung benötigt. Es dient auch als Rohstoff zur industriellen Herstellung von künstlichen Kalksandsteinen. Calciumoxid ist als Lebensmittelzusatzstoff E 526 zugelassen und fungiert dort als Säureregulator. Im Labor eignet es sich als Trocknungsmittel für Stoffe und als Absorptionsmittel für Kohlenstoffdioxid. Da Calciumoxid mit Wasser zu Calciumhydroxid reagiert, kann es für die Zubereitung von Kalkwasser verwendet werden. Die chemische Industrie benötigt es zur Herstellung anderer Calciumverbindungen wie Calciumcarbid oder Chlorkalk. Bei der Metallgewinnung wird es als Flotationshilfsmittel eingesetzt. Calciumoxid wird auch in der Glas-, Papier-, Soda- und Zuckerfabrikation benötigt.