应用高光谱在以下领域有着广泛的应用:
(1)在植被和生态研究中的应用
高光谱遥感数据能够精确估算关键生态系统过程中的生物物理和生物化学参量，特别是在大尺度上冠层水分、植被干物质和土壤生化参量的精确反演，在生态学研究中有广阔的应用前景。

高光谱遥感还应用于生态环境梯度制图、光合作用色素含量提取、植被干物质信息提取、植被生物多样性监测、土壤属性反演、植被和土地覆盖精细制图、土地利用动态监测、矿物分布调查、水体富营养化检测、大气污染物监测、植被覆盖度和生物量调查、地质灾害评估等等。

(2)在大气科学研究中的应用
高光谱遥感技术在大气研究中的突出应用是云盖制图、云顶高度与云层状态参数估算、大气水汽含量与分布估算、气溶胶含量估计以及大气光学特性评价等。

利用高光谱数据，在准确探测大气成分的基础上，能提高天气预报、灾害预警等的准确性与可靠性。

(3)在地质矿产中的应用
区域地质制图和矿产勘探是高光谱技术主要的应用领域之一，也是高光谱遥感应用中最成功的一个领域。

高光谱遥感能成功地应用于地质领域的主要原因是高光谱遥感有许多不同于宽波段遥感的性质，各种矿物和岩石在电磁波谱上显示的诊断性光谱特征可以帮助人们识别不同矿物成分，高光谱数据能反映出这类诊断性光谱特征。

高光谱遥感在地质成因环境探测、蚀变矿物与矿化带的探测、
成矿预测、岩性的识别与分类、油气资源及灾害探测、高光谱植被重金属污染探测等方面也有应用。

(4)在海洋研究中的应用
随着科学技术的发展，高光谱遥感已成为当前海洋遥感前沿领域。

由于中分辨率成像光谱仪具有光谱覆盖范围广、分辨率高和波段多等许多优点，因此已成为海洋水色、水温的有效探测工具。

它不仅可用于海水中叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、某些污染物和表层水温探测，也可用于海冰、海岸带等的探测。

(5)在农业方面的应用
农业遥感应用中，充分利用高光谱图谱合一的优点，能够精准监测作物长势，为精准农业服务。

高光谱遥感技术在农业遥感应用中的研究取得了较大进展，主要研究包括以下方面:作物叶片光谱特征研究、作物分类与识别、作物生态物理参数反演与提取、作物养分诊断与监测研究、作物长势监测与产量预测、农业遥感信息模型研究、农业灾害监测。

在军事方面的应用高光谱影像由于其具有的丰富地面信息,从一开始就被应用于军事领域,并在实际应用中表明这种光谱成像技术在军事上具有很高的应用价值,因而军用卫星上采用这种遥感器的趋势正在快速增长。

(6)在军事侦察、识别伪装方面
它能够根据目标与伪装材料不同的光谱特性,利用成像光谱仪可以从伪装的物体中自动发现目标;在调查武器生产方面,超光谱成像仪不但可探测目标的光谱特性、存在状况,甚至可分析其物质成分,
从而可采集工厂产生的烟雾,直接识别其物质成分, 判定工厂生产的武器,特别是攻击性武器。

在海军作战方面,目前美国海军设计的超光谱成像仪,可在014μm~215μ光谱范围内提供210个成像光谱数据,可获得近海环境目标的动态特性,例如海水的透明度、海洋深度、海洋大气能见度、海流、潮汐、海底类型、生物发光、海滩特征、水下危险物、油泄漏、大气中水汽总量和次见度卷云等成像数据,这对海军近海作战有十分重大的意义。

(7)在其他领域的应用
高光谱遥感的发展使得人们有能力对城市地物的光谱特性进行深人研究，人们用实验室光谱、地物光谱、航空和航天的高光谱遥感器对城市的光谱进行了一系列的深人分析。

研究的内容包括城市地物的光谱特性及可分性，为城市环境遥感分析及制图提供基础。

一些研究人员利用高光谱数据结合光谱检测算法对城市地物分类进行了研究。

在土壤质量信息监测方面，高光谱遥感主要用于获取土壤质量信息，如土壤有机质的反射光谱特征、土壤水分与土壤反射光谱关系、土壤氧化铁的光谱反射特性等。

通过对土壤理化性质与土壤精细光谱信息的定量分析，进行土壤的特性参数评价。

多光谱遥感多光谱(Multi-Spectral)是指包含可见光和不可见光的光谱，光谱分辨率在0.1 数量级。

和多光谱相比，高光谱的波段更多，更细，高光谱的光谱分辨率在0.01 数量级。