Некоторые ситуации, в которых можно применять теорему косинусов:

• Нахождение косинуса угла треугольника по известным длинам его сторон. 15 Если b2 + c2 - a2 > 0, то угол α будет острым, если b2 + c2 - a2 = 0 — прямым, если b2 + c2 - a2 < 0 — тупым. 12
• Вычисление длины неизвестной стороны треугольника, когда даны длины двух других сторон и известна градусная мера угла, который лежит между ними. 5
• Расчёт косинуса неизвестного угла, когда даны длины каждой стороны исследуемого треугольника. 5
• Вычисление медиан треугольника, применяя теорему к малым треугольникам. 4
• Определение типа угла, если известны длины сторон треугольника. 14 Например, если c2 < a2 + b2, то ∠C — острый. 1

Теорема косинусов может быть использована для любого вида треугольника. 1