Với độ rộng vùng cấm nhỏ nên Cu2O dễ dàng bị kích thích bởi ánh sáng trong vùng khả kiến. Mặt khác, Cu2O ít độc và có giá thành rẻ nên nó được sử dụng rộng rãi để xử lý phẩm nhuộm và các chất thải công nghiệp vì đó là các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường và không dễ dàng bị phân hủy trong tự nhiên. Cu2O là chất xúc tác quang rất tốt cho quá trình phân hủy metyl da cam và xanh metylen.
Cu2O làm xúc tác cho phản ứng phân huỷ nước thành O2 và H2 dưới điều kiện của bức xạ hồng ngoại, ở nhiệt độ phòng khi có mặt WO3 [10]. Kết quả cho thấy khi được chiếu sáng bởi ánh sáng khả kiến thì Cu2O thể hiện hoạt tính xúc tác quang hóa trong phản ứng phân hủy nước thành H2 và O2 khi có mặt n - WO3 mạnh hơn nhiều so với khả năng xúc tác khi chỉ có Cu2O. Mặt khác,
trong hỗn hợp Cu2O - WO3, nếu Cu2O định hướng mặt (111) thì lượng khí H2
thoát ra nhiều hơn so với hỗn hợp chứa Cu2O định hướng mặt (110).
Bên cạnh đó, khi Cu2O được phủ lên bề mặt của một số kim loại quý như Au, Ag, Cu và Pt thì khả năng xúc tác quang hoá làm mất màu phẩm nhuộm được tăng lên đáng kể nhờ độ nhạy quang tăng. Nanocomposite Cu2O/Cu có khả năng xúc tác quang hoá làm mất màu phẩm nhuộm Procion Red MX - 5B (PR) và phân hủy phenol [61]. Khi hàm lượng Cu chiếm khoảng 27-71% khối lượng thì khả năng xúc tác của nanocomposite Cu2O/Cu tốt hơn so với Cu2O nano nguyên chất. Mặc dù phenol là hợp chất rất bền, nhưng xúc tác Cu2O/Cu có thể phân hủy 40% phenol sau 20 phút chiếu sáng.
Năm 2010, Lixiayang cùng các cộng sự [29] đã tổng hợp thành công vật liệu Cu2O/TiO2 p - n. Việc ghép Cu2O lên TiO2 đã chứng minh vai trò của nó trong việc làm tăng cường khả năng hấp thụ quang cũng như làm giảm sự tái kết hợp các hợp phần mang điện quang sinh từ đó làm tăng hiệu quả xúc tác
quang của composite trong vùng ánh sáng khả kiến, hiệu quả phân hủy p - nitrophenol đạt xấp xỉ 90% sau 210 phút chiếu sáng.
Ngoài vai trò làm xúc tác quang, Cu2O còn được sử dụng làm xúc tác cho quá trình polime hóa [49] và ứng dụng cho quá trình chuyển hóa năng lượng[12].