PN结光电二极管与其他类型的光电探测器一样，广泛应用于光敏电阻、光敏耦合元件、光电倍增管等设备中。 它们可以根据接收光的照度输出相应的模拟电信号（如测量仪器）或在数字电路的不同状态之间切换（如控制开关、数字信号处理）。  

    光电二极管还用于消费电子产品，例如 CD 播放器、烟雾探测器以及用于控制电视和空调的红外遥控设备。 在许多领域里，都可以使用光电二极管和其他光导材料。 它们都可以用来测量光线，常用于相机的光度计、路灯亮度自动调节等。 

    所有类型的光线传感器都可以用来检测突发光线，或检测同一电路系统内部的光线。 光电二极管常与发光器件（通常为发光二极管）组合形成模块，常称为光电耦合元件。 这样就可以通过分析接收到的光来分析外部机械部件（如光斩波器）的运动。 光电二极管的另一个作用是充当模拟电路和数字电路之间的中介，使两个电路可以通过光信号耦合，可以提高电路的安全性。  

    在科学研究和工业领域中，光电二极管基本都用于精确测量光强，因为它们比其他光导材料具有更好的线性度以及更精确的结果。 

    在医疗领域设备里，光电二极管也有极其广泛同时又不可缺少的应用，例如：X射线（X光）计算机断层扫描和脉冲探测器等一系列常用仪器。  

    PIN 结光电二极管通常不用于测量非常低的光强度。 假设弱光条件下需要用到高敏度探测仪的话，像雪崩光电二极管、光敏耦合元件以及光电倍增管都可以发挥作用，如天文学、光谱学、夜视设备、激光测距仪等应用。