تشمل فوائد البحث في الكيمياء الإشعاعية على الأقل:
1- فهم آليات التفاعلات الإشعاعية وكيفية تأثيرها على المواد الكيميائية وبالتالي تطوير طرق لتجنب أو تخفيف التأثيرات الضارة للإشعاع.
2- تطوير وتحسين دواء العلاج الإشعاعي للأمراض السرطانية، عن طريق تحسين كفاءة الدواء وتحديد التركيزات المثلى للجرعات.
3- تطوير التقنيات الحيوية الإشعاعية في حفظ وتخزين الأطعمة والوقاية من الأمراض المنقولة بالغذاء.
4- استخدام التقنيات الإشعاعية في تحليل المواد الكيميائية، مثل معرفة تركيز العناصر الثقيلة في الأرض و تحليل المركبات العضوية الصناعية.
5- تحسين الإجراءات والتقنيات الإشعاعية في الصناعات المختلفة، مثل صناعة الإلكترونيات والبلاستيك والسيارات والنفط.