微型光谱仪应用领域非常广，由于微型光谱仪的体积小，所以适合于便携，手持，现场，在线，原位，活体，非破坏性应用场合。由于光纤的使用，所以适合在有害环境下(包括化学，生物，放射性)进行远程测量。由于微型光谱仪内无移动部件，可靠性高，因此，适合于工作在环境恶劣的工业现场。由于采用探测器陈列，可一次获得全光谱，测试速度快，因此适合需要高速测量的应用，例如工业在线检测，化学反应动力学监测。下面介绍一些典型应用。

　　1、透射/反射测量

　　透射/反射光谱是材料本身的一项重要光学特性，在现今工业蓬勃发展的背景下，对材料本身特性的质量控制越来越严格，从而利用光纤光谱仪进行快速准确的透射光谱/反射光谱的测量技术也开始日渐成熟。对于不同种类的样品，为了获取更好的光谱数据，透射、反射这两种基本模式又会演化为更多的形式。

　　2、紫外/可见吸收光谱测量

　　微型光谱仪液体的吸收率测量可以用不同的实验布局和波长范围来实现，如使用浸入型光纤探头或流动样品池进行在线吸收率测量，或使用样品固定器进行样品的吸收率测量。对于测量紫外/可见波长范围的光谱仪，可以选择波长范围200-1100nm、分辨率1.4nm(FWHM)。此外还需要氘-卤素灯作为光源。不同的应用可以选择不同的光纤探头。

　　3、薄膜厚度测量

　　光学的膜厚测量系统基于白光干涉测量原理，可以测量的膜层厚度10nm-50μm，分辨率为1nm。薄膜测量在半导体晶片生长过程中经常被用到，因为等离子体刻蚀和淀积过程需要监控；其它应用如在金属和玻璃材料基底上镀透明光学膜层也需要测量膜层厚度。

　　4、辐射/发光

　　辐射/发光测量可以使用不同的实验装置和在不同的波长范围来进行，如余弦校正器、准直透镜或积分球，光谱范围可以是紫外/可见波段，也可以是可见/近红外波段。
 

　　5、农业与食品

　　在水果收获期间监测水果质量，并把好的产品运送到市场，在现代粮食生产的可持续性正变得越来越重要。在生产过程中，关键数据大致包括可溶性固体含量、含水量或硬度。而从市场的角度来看，收获后还可以继续监测淤青、烫伤、霜冻以及腐烂的损害，使生产者即在保持高产量的同时也能将好的产品带给消费者。

　　6、颜色测量

　　一般来说，物体和浓稠液体的颜色测量可以使用不同的实验布局，比如使用反射型光纤探头或积分球。在该测量中，可以使用波长范围在380到780nm，分辨率（FWHM）为5nm的光谱仪；此外，还需要白光连续光源和白色反射瓦。微型光谱仪对于测量纺织品、纸张、水果、葡萄酒、鸟类羽毛颜色等不同的应用可以使用不同的光纤探头。

　　7、荧光

　　荧光测量对许多生物学（叶绿素和类胡萝卜素）、生物医学（病变的荧光诊断）和环境监测是非常有效的测量手段。荧光测量通常需要高灵敏度的光谱仪。对于大多数荧光应用来说，产生的荧光能量只相当于激发光能量的3%左右。荧光的光子能量比激发光的光子能量要小（所以波长要长），而且一般都是散射光（在各个方向上辐射能量）。