تطبيقات كيمياء الكم واسعة ومتنوعة، وتشمل بشكل كبير الصناعة والبحث العلمي، وبعض الأمثلة على تطبيقات كيمياء الكم في هذين المجالين تشمل:
1- الصناعة الكيميائية: تستخدم كيمياء الكم في تصميم المواد الكيميائية والجزيئية التي تستخدم في صناعة البلاستيك، الطلاءات، الأدوية، والأصباغ.
2- الصناعة الإلكترونية: تستخدم كيمياء الكم في تصميم الأشباه الموصلة وأجهزة الإلكترونيات، والمواد الخاصة التي تستخدم في صنع أجهزة التخزين المغناطيسية.
3- البحث الطبي: يتم استخدام كيمياء الكم في تحليل التفاعلات الكيميائية داخل الجسم البشري، وتصميم الأدوية الحيوية، وفهم البنية الجزيئية للمركبات الحيوية.
4- الطاقة المتجددة: تستخدم كيمياء الكم في تصميم الخلايا الشمسية وتخزين الطاقة الشمسية، وكذلك في تصميم المركبات الكيميائية التي تستخدم في مختلف مجالات الطاقة المتجددة.
5- المواد النانوية: تحليلات كيمياء الكم تمكّننا من فهم خصائص المواد النانوية، وتصميمها للحصول على خصائص محددة في مجالات مثل التكنولوجيا الحيوية، الطاقة والبيئة.