Różne typy aplikacji do przetwarzania obrazu obejmują te wykorzystywane w dziedzinie medycyny, sztuki cyfrowej, meteorologii, organów ścigania i innych. Lekarze używają sprzętu radiologicznego zbudowanego w oparciu o technologię przetwarzania obrazu do wykrywania problemów zdrowotnych, takich jak guzy nowotworowe i blokady naczyń krwionośnych. Projektanci grafiki i twórcy animacji wykorzystują przetwarzanie obrazu do tworzenia ilustracji i postaci z gier komputerowych. Meteorolodzy są w stanie wykrywać i przewidywać wzorce pogodowe dzięki technologii teledetekcji wykorzystującej cyfrowe przetwarzanie sygnału. Detektywi policyjni wykorzystują technologię cyfrowego przetwarzania zdjęć, która ma na celu wykrywanie określonych twarzy, co pomaga im w łapaniu przestępców.
Technologia rentgenowska istnieje od dziesięcioleci w dziedzinie opieki zdrowotnej i została ulepszona dzięki technikom przetwarzania komputerowego, które umożliwiają lekarzom oglądanie wyraźnych i szczegółowych obrazów wewnętrznych układów ciała. Angiografia to specyficzna aplikacja przetwarzania sygnału obrazu, która zapewnia bardzo kontrastowe obrazy naczyń krwionośnych pacjenta i wszelkich potencjalnie niebezpiecznych skrzepów lub blaszek miażdżycowych w nich. Zastosowania przetwarzania obrazu można również znaleźć w tomografii osiowej (CAT), które poprawiły wskaźniki wczesnego wykrywania raka, a tym samym zwiększyły szanse pacjentów na wyzdrowienie.
Cyfrowa obróbka zdjęć to jeden z fundamentów grafiki komputerowej. Ewolucja dynamicznych, interaktywnych stron internetowych stworzyła zapotrzebowanie na bardziej wyrafinowane ilustracje i animacje, aby tego typu strony wyróżniały się na tle innych. Aplikacje do przetwarzania obrazu są używane zarówno w realistycznych, jak i nierealistycznych technikach cyfrowego malowania i rysowania. Artyści i animatorzy korzystają również z filtrowania cyfrowego, aby zmieniać i ulepszać swoje dzieła, w tym renderować je w trzech wymiarach (3D). Projektowanie gier komputerowych wykorzystuje zaawansowane metody animacji, aby ożywić postacie, a te gry stały się znacznie bardziej realistyczne niż w przeszłości dzięki usprawnieniom w przetwarzaniu grafiki.
Aplikacje do przetwarzania obrazu mają również zastosowanie w dziedzinach nauk o środowisku, w szczególności w monitorowaniu i raportowaniu wzorców pogodowych. Postępy w przetwarzaniu obrazu doprowadziły do dalszego rozwoju teledetekcji, która wykorzystuje satelity do rejestrowania widma światła i zmian ciśnienia, które w przeciwnym razie nie byłyby widoczne dla ludzkiego oka. Ten rodzaj przetwarzania sygnału można wykorzystać do tworzenia obrazów termowizyjnych systemów pamięci masowej, a także śledzenia ich ruchów w określonych okresach czasu.
Zdjęcia kubków, które były tradycyjnie używane w organach ścigania, zostały przeniesione na nowy poziom dzięki przetwarzaniu obrazu. Technologia rozpoznawania twarzy jest w stanie przechwytywać obrazy podejrzanych za pomocą monitoringu wideo i automatycznie dopasowywać je do ich zdjęć zrobionych przez napady policyjne w istniejącej bazie danych kryminalnych. Liczba schwytanych przestępców wzrosła dzięki tej aplikacji do przetwarzania obrazów.