Данная диагностика нашла свое применение в таких областях науки и промышленности, как геология, минералогия, материаловедение, физика, химия, микроэлектроника и полупроводниковая техника и т. д. Метод подходит для анализа внутренней структуры образцов и определения состава и качества материалов. Катодолюминесценция наиболее актуальна для геологии и минералогии, так как с особой точностью позволяет определить особенности минералов, таких, например, как наличие микропримесей и дефектов.