同步輻射在基礎科學、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用：
①近代生物學，例如測定蛋白質的結構和蛋白質的分子結構,通過X射線小角散射可研究蛋白質生理活動過程和神經作用過程等的動態變化，通過X射線熒光分析可測定生物樣品中原子的種類和含量，靈敏度可達10-9克/克。
②固體物理學,可用于研究固體的電子狀態、固體的結構、激發態壽命及晶體的生長和固體的損壞等動態過程。
③表面物理學和表面化學，可用于研究固體的表面性質，如半導體和金屬表面的光特性；物質的氧化、催化、腐蝕等過程的表面電子結構和變化。
④結構化學，可用于測定原子的配位結構、大分子之間的化學鍵參數等，如對催化劑、金屬酶的結構測定。
⑤醫學，可用于腫瘤的診斷和治療，如測定血液內一些元素的含量、血管造影、診斷人體內各種腫瘤和進行微型手術以除去人體特殊部位的一些異常分子等。
⑥光刻技術，由于衍射效應，普遍采用的紫外線光刻的最小線寬約2微米，而同步輻射光近似平行光束,用于光刻時其線寬可降至20埃，使分辨率提高幾個數量級；這對計算機、自動控制和光通信技術等意義重大。
事實上，同步輻射光源已經成為生命科學、材料科學、環境科學、物理學、化學、醫藥學、地質學等學科領域的基礎和應用研究的一種最先進的、不可替代的工具，并且在電子工業、醫藥工業、石油工業、化學工業、生物工程和微細加工工業等方面具有重要而廣泛的應用。
· 生物大分子晶體學--Macromolecular crystallography (MX)
· X射線吸收光譜--X-ray absorption spectroscopy (XAS)
· 小角X射線散射--Small-angle X-ray scattering (SAXS)
· X射線顯微成像--X-ray microscopy
· 紅外光譜--Infrared spectroscopy (IR)