تطبيقات ظاهرة كومبتون تشمل:
1- التصوير الطبي الشعاعي: حيث يتم استخدام ظاهرة كومبتون لتوليد صور الأشعة السينية المقطعية CT وغيرها من الفحوص الطبية.
2- تقنية مسح الأشعة السينية: حيث يتم استخدام الأشعة السينية لتحديد التركيب الداخلي للأشياء، وتستند هذه التقنية إلى ظاهرة كومبتون لكشف الأشياء الموجودة حول الزاوية وراء الأشياء الأولوية.
3- تطبيقات إجراءات الأمن: حيث يمكن استخدام الأشعة السينية وظاهرة كومبتون لتحديد المواد ذات الكتلة العالية مثل البلاستيك والمعادن والمتفجرات.
4- العلوم الإشعاعية: حيث تستخدم ظاهرة كومبتون لتحديد العناصر الكيميائية وتحديد طاقة الإلكترونات في الذرات.
5- اتصالات الرادار: في بعض الأحيان يتم استخدام ظاهرة كومبتون لتكييف الرادار الخاص بالدفاع الجوي والكشف عن اتجاه الأشياء والتغير في خصائصها.