تطبيقات الكيمياء الضوئية تشمل العديد من المجالات مثل:
1- الصناعات الدوائية؛ حيث يستخدم الفوتوديناميكية والفوتوكيمياء لتصنيع الأدوية.
2- الصناعات الكيميائية؛ حيث يستخدم الضوء لتفعيل المواد الكيميائية وتسريع عملية التحول.
3- الطاقة الشمسية؛ حيث يستخدم الفوتوكاتاليز لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية .
4- التصوير الطبي؛ حيث يستخدم الهلام الضوئي في تصوير أجزاء الجسم بواسطة الأشعة السينية .
5- الكترونك الأجهزة الإلكترونية؛ حيث يتم استخدام العديد من المواد الضوئية في صنع أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة والشاشات الكريستالية.