Diferite tipuri de aplicații de procesare a imaginilor includ cele utilizate în domeniile medicinei, artei digitale, meteorologiei, aplicării legii și multe altele. Medicii folosesc echipamente de radiologie construite cu tehnologie de procesare a imaginilor pentru detectarea problemelor de sănătate precum tumorile canceroase și blocajele vaselor de sânge. Designerii grafici și artiștii de animație folosesc procesarea imaginilor pentru a crea ilustrații și personaje de jocuri pe computer. Meteorologii sunt capabili să detecteze și să prezică tiparele vremii prin tehnologia de teledetecție care utilizează procesarea digitală a semnalului. Detectivii de poliție folosesc tehnologia digitală de procesare a fotografiilor care este concepută pentru a detecta anumite fețe, ceea ce îi ajută să rețină criminalii.
Tehnologia cu raze X există de zeci de ani în domeniul sănătății și a fost îmbunătățită prin tehnici de procesare computerizată care permit medicilor să vizualizeze imagini clare și detaliate ale sistemelor interne ale corpului. Angiografia este o aplicație specifică a procesării semnalului de imagine care redă imagini foarte contrastate ale vaselor de sânge ale unui pacient și ale oricăror cheaguri sau plăci potențial periculoase din interiorul acestora. Aplicațiile de procesare a imaginilor pot fi găsite și în tomografia axială computerizată (CAT), care au îmbunătățit ratele de depistare precoce a cancerului și au crescut astfel șansele de recuperare ale pacienților.
Procesarea digitală a fotografiilor este unul dintre fundamentele artelor grafice computerizate. Evoluțiile site-urilor web dinamice, interactive au creat o cerere pentru ilustrații și animații mai sofisticate pentru ca aceste tipuri de site-uri să iasă în evidență de restul. Aplicațiile de procesare a imaginilor sunt utilizate atât în tehnicile de pictură și desen digital realiste, cât și nerealiste. Artiștii și animatorii folosesc, de asemenea, filtrarea digitală pentru a-și modifica și îmbunătăți creațiile, inclusiv redarea lor în trei dimensiuni (3D). Designul jocurilor pe computer încorporează metode avansate de animație pentru a aduce personaje la viață, iar aceste jocuri au devenit mult mai realiste decât în trecut datorită îmbunătățirilor aduse procesării grafice.
Aplicațiile de procesare a imaginilor au, de asemenea, utilizări în domenii ale științei mediului, în special în monitorizarea și raportarea modelelor meteorologice. Progresele în procesarea imaginilor au condus la noi dezvoltări în teledetecție, care utilizează sateliți pentru a înregistra spectrul luminii și schimbările de presiune care altfel nu ar fi vizibile pentru ochiul uman. Acest tip de procesare a semnalului poate fi folosit pentru a crea imagini în infraroșu ale sistemelor de stocare, precum și pentru a urmări mișcările acestora în anumite perioade de timp.
Fotografiile care au fost folosite în mod tradițional în forțele de ordine au fost duse la un nou nivel datorită procesării imaginilor. Tehnologia de recunoaștere a feței este capabilă să capteze imagini ale suspecților prin supraveghere video și să le potrivească automat cu imaginile lor dintr-o bază de date criminală existentă. Numărul infractorilor capturați a crescut datorită acestei aplicații de procesare a imaginilor.