放射性射線的應用主要是：
（l）射線探測。將γ射線透過樣品，若樣品中有砂眼或裂痕，則射線在該處的吸收就減小，因此在樣品后面放上照相底片，顯影后的底片上將留下相應的痕跡。另外，射線通過物質時都按照一定的規律被物質吸收或散射，這樣就可測量物體的密度及厚度等。在石油勘探方面，應用γ射線等可研究地層的性質，求出泥質含量，區分巖性，測定巖層中的孔隙度，找出生油層、儲油層。
（2）在醫療上的應用。放射性射線可使癌腫的組織受到破壞，抑制癌腫的發展，利用它還可消毒殺菌、人體內部透視等。
（3）在農業上的應用。種子經過射線適當照射后，可刺激生長發育，使農作物提早成熟，增加產量，培育新品種。目前我國已開展推廣稀土農用技術，并獲得了很好的經濟效益。
（4）在化工和其他方面的應用。例如，應用輻射化學進行乳汁融合來生產黏合劑；將核輻射技術用于印染助劑。射線穿過物質時能使物質的分子電離，利用它可使空氣電離，獲得導電能力，從而消除有害的靜電積累。