ICP-OES能够应用于许多领域：研究和开发、质量控制和质量保证、分析服务。主要市场仍是分析服务以及针对中间产物和终端产品生成控制的QC/QA。其主要应用领域是环境（水、土壤、沉淀物、空气等），为了生存，人类亟需监控某些元素的存在和含量。不过根据仪器的设计和性能不同，其应用领域也会有很大的差异。
在QC/QA市场上，主要客户是化学、矿物、贵金属和冶金公司。ICP-OES被用来确保原材料以及终端产品的质量，为实现全程监控，中间产物也会被分析。以石油化学为例，使用ICP-OES有很多目的，不仅可用于石油加工、润滑油生产，也可用于油品中的磨损金属的分析、实现发动机（矿运卡车、飞机等）的定期检修等。
环境是 ICP-OES 应用较广泛的领域之一，很多样品都属于环境分析领域，有来自自然界的水（饮用水、地下水、海水、河水等）、土壤以及烂泥，也有工作场所的空气、粉煤灰、灰分或者污染水。ICP-OES 现在已经变成环境分析的一个参照技术，主要是考虑到多元素分析灵敏度的要求。
为了达到环境分析测试预期目标，ICP-OES 需要满足多种多样的要求。必须能够分析多种元素，浓度范围要从 mg/L 到 %，而且对于饮用水、地下水或者河水中极低含量的重金属元素要有足够的灵敏度。当然对于像海水、污水、土壤或者烂泥这类基体比较复杂的样品来说，ICPOES 要能够在减少基体效应的情况下，仍然具备很好的灵敏度。近来，对于高固含量的样品的测试要求更加严格，要求能够提供良好的稳定性。
有时某些元素，如As、Se、Sb 和 Hg 规定的浓度范围已低于 ICP-OES 的最低检测下限，此时可通过一些附件来增加测试的灵敏度。HORIBA Scientific（Jobin Yvon光谱技术）提供的CMA附件就是使用氢化物发生技术来增加 As、Se、Sb 和 Hg 的灵敏度。CMA 能够作为一个典型的氢化物发生装置，但是它还能够同时分析氢化元素和其他元素，所以能够提高生产能力，另外操作也很简单。
ICP-OES 在化学分析里面主要用于产品质量控制，包括中间产品以及最终产品的分析，同时也用于过程监控。鉴于整个分析测试需要有多元素分析的能力，并且为了满足生产的需要，分析时间要短，所以一般采用的是ICP-OES 技术。
图.8: 图中黑色为1%HNO3溶液不使用CMA的信号，而绿色为使用CMA信号蓝色5 μg/L H为使用CMA的信号，红色为不使用CMA的信号
化学领域样品的分析范围比较广泛，并且基体品种非常繁多。在这些应用中，一般会涉及到尿素（主要测试 P 和 K）、电池（主要测试 Pb、Mn 或者 Li）、聚合物以及无机原材料。有机溶剂的分析也可以采用这类方法。
对 ICP-OES 要求比较高的行业是氯、氢氧化钠、苏打粉、钠和镁工业。在这些行业，例如分析盐水，使用的是饱和的NaCl 溶液（25~30%NaCl）。对于这类样品，需要 ICP-OES 能够耐高的总溶解固体，并且要有足够的灵敏度分析痕量元素。采用护套气和氩气加湿器这类附件可以满足分析的要求。
图.9: 黑色是1%HNO3不使用CMA的信号，绿色为使用CMA的信号红色为10 μg/L As不使用CMA的信号，而蓝色为使用CMA的信号
冶金是地质领域比较古老的一个应用。这个行业需要分析多种元素，并且元素的含量会从痕量（固体中的含量
为ppm级）到主量（%）。
ICP-OES 能够进行相关分析，并且在短时间内对所有元素给出相关结果，所以 ICP-OES 是这个领域比较理想的分析设备。对于一些元素谱线比较复杂，并且浓度是痕量时，高分辨率的 ICP-OES 比较受欢迎，例如 W、Fe、Pt、Rh、Ni 等基体类样品。
ICP-OES 能够用来分析药物以及化妆品中一些重金属元素，因为大部分这类产品都可以使用酸或者一些挥发性的溶剂例如甲醇或乙醇来进行消解。而挥发性的溶剂能够进入到等离子体中，所以简化了样品的前处理。化妆品中越来越多的元素需要分析，ICP-OES 在这个领域的应用也就显得越来越重要。
ICP-OES 被授权用于药物分析的时间还很短，但这是一个不断发展的领域，所有的分析都须遵循 FDA 法规，而且大部分的公司需按照法规要求不断更新设备。同时针对药物分析，需要一个特殊的软件来实现 21CFR 法规中第 11 部分，在大多数情况下，这是每个用户都须遵守的法规。就化妆品而言，样品则可以使用挥发性溶剂直接消解或者溶解。此外，ICP-OES 还能够用于临床医疗领域中。
ICP-OES 广泛地用于矿产过程开发、产品控制以及岩石分析。
大量的矿场使用 ICP-OES 来确认其开采出来的矿石的纯度，例如锰矿、镍矿或者贵重金属矿。因为目前矿场资源不断减少，所以在废旧金属以及电子垃圾中的贵重金属的开发就比较活跃。针对这方面，ICP-OES 能够用于评价废弃物种的金属的总量以及提炼出来的物质中的纯度。事实上，出于经济方面的考虑，ICP-OES 正被越来越广泛地应用于稀土元素分析，例如对稀土产品的全程监控，因为这些元素价格变得越来越贵。
图.10: 20 g/L CeO2中La2O3的分析，波长：333.749 nm，样品（绿色谱线），标准加入1（20ppm—蓝色谱线），和标准加入2（40ppm—红色谱线），狭缝组合：10/15 μm
地质样品和矿物质，特别是稀土元素的分析对于 ICP-OES 仪器的要求很高。例如对于最终产品纯度的确认，ICP-OES要能够测试高固含量的样品，而且，由于稀土元素的谱线非常复杂，特别容易出现光谱干扰，所以要求 ICP-OES 要有高的光谱分辨率，只有高的光谱分辨率，才能将这些谱线分开，从而进行主量到微量乃至痕量元素的分析。
图.11: 20 g/L Gd2O3中Lu2O3的分析，波长：261.542 nm，样品（红色谱线），标准加入1（5ppm—蓝色谱线），和标准加入2（10ppm—绿色谱线），狭缝组合：10/15 μm
ICP-OES 能够很好地用于材料类产品的分析，例如可以广泛地应用于水泥、陶瓷或者玻璃，这是因为 ICP-OES 能够同时测定痕量元素和常量元素，并都能够保证很好的灵敏度。
事实上，在磁性材料上面的应用已越来越多，并且也越来越重要，诸如痕量元素和主量元素的分析。这类材料往往会包括稀土元素，所以需要 ICP-OES 具备高的光学分辨率。
原子能领域的元素分析涉及到很多其他领域：环境、冶金、地质和矿业、核电厂监控、核废弃物管理、核燃料分析等。
在使用ICP-OES分析所有原子能领域的样品时，需要使用手套箱来保护测试人员，使其能够与样品隔绝。对于冶金类或者核能燃料相关样品，由于基体中元素激发出来的谱线非常复杂，需要使用高光学分辨率的ICP-OES光谱仪来分析。
ICP-OES能够直接分析有机溶剂、简化石油产品，因为大多数的样品都能够直接溶于煤油、二甲苯或者一些挥发性的溶剂，例如甲醇和乙醇。
一些炼油厂会使用ICP-OES来进行原油分析，当然也会分析最终产品，例如沥青或者燃料。ICP-OES能够很好地用于润滑油中一些添加元素的分析，这点与分析润滑油中的磨损金属的应用类似。润滑油中磨损金属的分析一般用于飞机或者直升飞机的预防维护。