遥感技术的应用范围很广，下面简要介绍其在农业、林业、地质、矿产、水文和水资源、海洋、环境监测等方面的应用。
1．农业、林业方面的应用在农业方面，利用遥感技术可以识别各类农作物，计算其种植面积，并根据作物生长情况估计产量。例如，美国利用卫星遥感资料对世界小麦产量进行估算，精度达90%。这种大面积的估产对于国际贸易、储运、加工等都有重要意义。在作物生长过程中，可以利用遥感技术分析其长势，及时进行灌溉、施肥和收割等。当农作物受灾时，可以实时监测。
在林业方面，利用遥感技术可以清查森林资源，监测森林火灾和病虫害。火灾是林业的大敌。利用航空红外遥感技术，不仅能发现已燃烧起来的烈火，而且可以探测到面积小于0.1～0.3平方米小火情，还能及时预报由于自燃尚未起火的隐伏火情。利用卫星遥感，一次就可探测到上千平方千米范围内所发生的林火现象。遥感技术在我国扑灭大兴安岭特大林火中起了很大的作用。
遥感技术在土地资源和土壤调查中也获得普遍应用。
2．地质、矿产方面的应用遥感技术为地质研究和勘查提供了先进的手段，可为矿产资源调查提供重要依据与线索，为高寒、荒漠和热带雨林地区的地质工作提供有价值的资料。特别是卫星遥感，为大区域甚至全球范围的地质研究创造了有利的条件。
常规的地质勘查工作都从点、线观测着手，待汇集了大量的资料后才能描述一个地区的地质特征，进而进行分析研究。利用遥感资料就可以首先从分析研究地区的遥感资料入手，然后有重点地选择若干点进行野外观测与验证。这样，不仅大大减少了野外工作量，节省人力、物力，还加快了速度，提高了精度。这对区域地质填图是特别适宜的。
在地质构造方面，由于遥感图像具有广阔的视域和逼真的影像，能真实地反映各种地质现象间的关系，因此，利用遥感图像进行地质构造分析，常能发现地面常规工作不能发现的地质构造，尤其是对于第四纪松散沉积物覆盖下的一些隐伏构造，反映得相当清晰。
遥感技术在矿产资源调查方面的应用，主要是根据矿床成因类型，结合地球物理特征，寻找成矿线索或缩小找矿范围。通过成矿条件的分析，提出矿产普查勘探的方向，指出矿区的发展前景。例如，通过对吉林省陆地卫星图像的分析，曾发现铜矿的分布与线性构造密切相关，对开发这个地区的铜矿有重要意义。
在工程地质勘测中，遥感技术主要用于大型堤坝、厂矿及其他建筑工程的选址和道路选线，以及由地震、暴雨等造成的灾害性地质过程的预测等方面。例如，山西大同某电厂选址、京山铁路改线设计等，由于从遥感资料的分析中发现过去资料中没有反映的隐伏地质构造，通过改变厂址与选择合理的铁路线路，在确保工程质量与安全方面起了重要作用。在水文地质勘测中，则利用各种类型遥感资料，查明区域水文地质条件和富水地貌部位，识别含水层及判断充水断层。例如，美国在夏威夷群岛，用红外遥感方法发现200多处地下水出露点，解决了该岛所需淡水的水源问题。
此外，利用遥感技术可进行火山活动的监测、地震活动的调查、沙丘移动的研究等。
3．水文学和水资源研究方面的应用遥感技术既可观测水体本身的特征和变化，又能对其周围的自然地理条件及人类活动的影响提供全面的信息，为深入研究自然环境与水文现象之间的相互关系，进而揭露水在自然界的运动变化规律，创造了有利条件。而且，由于卫星遥感对自然界环境动态监测远较常规方法全面、仔细、精确，且能获得全球自然环境动态变化的大量数据与图像，这对于研究区域性的水文过程，乃至全球性的水循环、水量平衡等重大水文课题更具有无可比拟的优越性。
利用遥感技术不仅能确定地表江河、湖沼和冰雪的分布、面积、水量和水质，而且对勘测地下水资源也是十分有效的。在青藏高原地区，经对遥感图像判读分析，不仅对已有湖泊的面积、形状修正得更加准确，而且还新发现了500多个湖泊。我国利用陆地卫星资料分析计算地表水资源的研究工作已先后在山西、浙江、内蒙古等地取得了进展。
在水文情报方面，卫星遥感技术能提供长期的动态情报，帮助预报旱情、融雪径流和暴雨洪水，监测洪水动向，调查洪水泛滥范围以及受涝面积和受灾程度等。
4．海洋学研究中的应用遥感技术已被成功地应用于海面温度、盐度、海冰、波浪和潮汐等海洋学各要素的监测，以及海岸带地质地貌调查、海涂资源调查、海岸线长度测算、海岸动态变化监测、河流与海洋相互作用研究、海岸带资源开发研究等方面。此外，利用遥感技术对海洋进行大面积的实时探查，为预报和侦察鱼群提供了巨大的可能性。
5．环境监测方面的应用目前，环境污染已成为一些国家的突出问题。利用遥感技术可以快速、大面积地监测水污染、大气污染和土地污染以及各种污染导致的破坏和影响。20世纪80年代，我国就利用航空遥感进行了多次环境监测的应用试验，对沈阳、长春、大连、太原、青岛、天津等城市的环境质量和污染程度，进行本底分析和评价，包括城市热岛、烟雾扩散、水源污染、绿色植物覆盖指数以及交通量等的监测，都取得了重要成果。在海洋环保执法管理中，遥感技术是一项非常有用的手段。
6．地理研究中的应用遥感技术作为地理学研究现代化手段之一，不仅能迅速获得大量丰富的第一手地理信息，而且能科学、准确、及时地提供分析成果；不仅能提供局部地区的信息，而且能获得全球的信息。这就为地理学从定性到定量、从静态到动态、从局部到整体、从过程到模式的深入研究提供了条件。遥感资料是地理信息系统的重要资料来源。
地理信息系统的有关概念信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的各种改变而改变。信息具有以下几方面特点。第一，信息的客观性。任何信息都是与客观事物紧密联系的。第二，信息的适用性。信息对决策是十分重要的，建立地理信息系统的目的就是为生产、管理、决策服务的。第三，信息的传输性。信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备，以及以一定形式提供给有关用户，也包括信息在系统内各子系统之间的传输和交换。第四，信息的共享性。信息与实物不同，它可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展中的一项重要资源。
数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。数据是用以荷载信息的物理符号，在计算机化的地理信息系统中，数据的格式往往和具体的计算机系统有关，随荷载它的物理设备的形式而改变。数据只有对实体行为产生影响时才成为信息。例如，同样的数据“1”和“0”，当用来表示某一种实体在某个地域内存在与否时，它就提供了“有（用1表示）”“无（用0表示）”的信息；在绘图矩阵中表示绘线或不绘线时，它就提供抬笔落笔的信息等等。地理信息系统的建立，首先是收集数据，然后对数据进行处理，即对数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。对同一数据，各人的解释可能不同，因而获得信息量的多少与人的知识水平和经验有关。
地理信息属于空间信息，它通过经纬网或公路网等建立的地理坐标来实现空间位置的识别。地理信息还具有多维结构的特征，即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构，而各个专题型实体型之间的联系是通过属性码进行的，这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能，也为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供了方便。地理信息的时序特征十分明显，因此可以按照时间尺度将地理信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低温）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如城市化、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变化）等。地理信息的这种动态变化的特征，一方面要求地理信息的获取要及时，并定期更新；另一方面要从其自然的变化过程中研究其变化规律，从而做出地理事物的预测与预报，为科学决策提供依据。认识地理信息的区域性、多层次性、动态变化的特征，对建立地理信息系统，实现人口、资源、环境等的综合分析、管理、规划和决策具有重要意义。
地理信息系统从外部看表现为计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。信息的流动和信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真，地理学家可以在GIS支持下提取地理系统不同侧面、不同层次的空间和时间特征信息，也可以快速地模拟自然过程的演变和思维过程，取得地理预测和实验的结果，选择优化方案，避免错误的决策。
当具有一定地学知识的用户使用地理信息系统时，他面对的就不再是毫无意义的数据，而是空间数据组成的客观世界的一个抽象模型。它比地图所表达的自然世界模型更为丰富和灵活。用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的各方面的内容，也可以提取这个模型所表达现象的各种空间尺度指标。更为重要的是，它可以将自然发生或人为规划的过程加在这个数据模型上，取得自然过程的分析和预测的信息，用于管理和决策。这就是地理信息系统深刻的内涵。