目前可以應用于下列五個方面的分析研究：
1. 表面分析（包括單分子層的分析），諸如催化、腐蝕、吸附、和擴散等一些表面現象均通過SISM獲得了成功的分析研究。
2. 深度剖面分析（深度大于50nm的分析），在薄膜分析、擴散和離子諸如等有關研究中，SISM是測定雜質和同位素的深度濃度 分布最有效的表面分析工具。
3. 面分析 通過離子成像法可以提供關于元素橫向分布的信息和適當條件下單定量信息。目前離子成像已經用于研究晶界析出物、冶金和單晶的效應、橫向擴散、礦物相的特征以及表面雜質分布等。
4. 微區分析（區域直徑小于25μm的微區），用于元素的痕量分析、雜質分析、空氣中懸浮粒子的分析等。
5. 體分析 即對固體一般特性的分析。 由于離子探針有許多優點，故自問世以來在半導體、金屬、礦物、環境保護、同位素和催化劑各個方面的應用都有很大發展。
（1）在半導體材料方面的應用
由于半導體材料純度要求很高，要求分析的區域最小，迫切要求做表面分析和深度分析，因此也是最適合離子探針發揮作用的領域，其中有代表性的工作有：
· 表面、界面和體材料的雜質分析
· 離子注入濃度及摻雜的測定
· 在實效分析方面的應用
（2）在金屬材料方面的應用
離子探正在金屬材料的表面，薄層深度和微量分析方面應用是很廣泛的。
· 測定各種鋼材和合金表面的鈍化膜、滲氮層、氧化墨中的成分。
· 測定各種金屬之間的相互擴散、滲透，了解其性質。
· 測定鋼和金屬的析出相、夾雜物、碳化物的成分、稀土元素以及硼、磷等在鋼材晶界上的偏析。
· 測定注入到金屬表層中的摻雜元素的深度分布。
· 測定金屬表面的沾污和沾物的成分。
（3）在地質礦物方面的應用
由于離子探針不需要預先分離樣品，樣品消耗量少，并可以直接利用電學方法加以紀記錄，因此在地質方面有著廣泛的應用：
· 測定隕石中微量元素含量及其分布，以及同位素的豐度比。
· 測定月球上的稀土元素、堿土元素并與地球上的元素進行對比。
· 測定長石中的氧、氟化鋰中的氟，云母中的鉀的擴散。
· 測定礦物表面的氧化層的成分，找出最佳的選礦工藝。
（4） 在生物樣品方面的應用
· 測定牙齒和軟骨組織中的微量元素的含量和鋰的同位素豐度比。
· 研究牙齒中的氟含量與齲齒的關系。
· 分析葉子中鈣、鉀、硼、鈉、鎂、錳等常見元素的含量，以便研究元素含量的影響。
（5）在陶瓷工業中的應用
· 測定磷硅玻璃、氮化硼、硼硅玻璃中的微量元素含量及其分布。
· 分析稀土元素在水口磚中的擴散，與稀土澆注結瘤的關系。