红外成像系统几乎从一诞生就以其强大的技术优势逐步占领了世界军用和商用市场，其在生产加工、天文、医学、法律及消防等方面都得到了广泛的应用。
红外成像技术主要应用在军事、科学和商业领域。
在军事应用上，红外技术主要应用在导航系统、探测与搜索、光学成像和目标评估系统中。利用红外探测器能够及时发现危险情况、判别微小目标、探察制导武器系统，还能及时提供有关受损的反馈信息。此外，军事上还利用红外技术识别敌人的某些伪装，或者是关闭敌人的红外传感器。随着无人驾驶飞机、超高速导弹系统和伪装防御成像等方面的研究进展，红外技术军用市场得到了更大的发展。
在商业领域，红外成像技术可应用于建筑物热损失检测、电气元件故障预测、电子系统测试、生产过程监控及生产中的临界温度控制等。目前研究人员正在探索利用红外技术在积雪中寻找被埋物体（如汽车）、检测激光焊接过程中的热量情况、在边境检查站用红外发送机自动评估边界控制系统，实现与移动交通工具之间的通信等等。
在科学研究方面，红外成像技术主要用于航空领域，人造卫星和太空飞船上的机载红外传感器监视天气变化、研究植被类型、协助农业规划和地质探测，还可探查海洋中的温度变化。
就世界红外传感器的总体而言，军事和科学应用是红外传感器的第一市场，其高速发展对红外产品的质量也提出了越来越高的要求，对图像清晰度、拍摄距离、 聚焦效果不断提出新的要求。而商业市场则要求红外探测能够实现监视能力强、跟踪与报道快速有效和对信息资源进行存储等功能，为红外技术和热成像开辟了强有力的第二市场。
目前，军事应用仍主宰着红外市场