تطبيقات الكيمياء الإشعاعية تشمل قياس وتحليل المواد والمعادن والزراعة والبيئة. تشمل هذه التطبيقات:
1- التحليل الكيميائي للعينات باستخدام الإشعاع.
2- قياس النشاط الإشعاعي للمواد الغذائية والمياه والهواء والتربة.
3- إنتاج مواد شديدة الإشعاع (مثل الكوبالت-60) للاستخدام في العلاج الإشعاعي للأورام.
4- استخدام الإشعاع في صناعة الأفلام والأغشية والطلاءات.
5- تطوير الإشعاع لتعقب سلوك الطيف الحيوي للمركبات الكيميائية في الأنسجة والأعضاء.
6- استخدام الإشعاع للتحكم في عمليات النمو والتطور في الزراعة.
7- تطوير التقنيات النووية لعلاج بعض الأمراض المزمنة والوراثية.
8- الكشف عن التلوث الإشعاعي في المناطق الصناعية والنووية.
9- قياس عمر بعض الأشياء التاريخية في الحفريات والتحقيقات الأثرية.
10- تشخيص الأمراض وتوقع النتائج العلاجية وطرد الأورام وتطور الجراثيم باستخدام الإشعاع.