تستخدم الكيمياء الفيزيائية في البيئة لدراسة التفاعلات الكيميائية والظواهر الفيزيائية التي تحدث في البيئة وتأثيرها على البيئة والكائنات الحية، ويمكن تحديد استخداماتها كالتالي:
1- دراسة تأثير الملوثات الكيميائية على البيئة.
2- تطوير الكاشفات الحساسة للملوثات الكيميائية في الهواء والماء.
3- استخدام العمليات الفيزيائية والكيميائية لمعالجة مياه الصرف الصناعي وتحويل المواد الضارة إلى مواد غير ضارة.
4- استخدام العمليات الفيزيائية والكيميائية لتحلية مياه البحر وتحويلها إلى مياه صالحة للشرب.
5- دراسة تأثير التلوث الكيميائي على الطيور والحيوانات والنباتات وتطوير الحلول لمكافحة هذا التلوث.
6- استخدام تقنيات الكيمياء الفيزيائية لتحسين جودة الهواء والماء وتقليل التلوث.