熱像儀在軍事中運用范圍較主動紅外夜視儀和微光夜視儀更廣，可用于戰術和戰略偵察，武器的瞄準和制導、各種戰斗、運輸車輛的夜間駕駛，并可供應飛機在黑暗中的起飛、著陸等，并性能更為優越，是一種較為理想的夜視器材。目前熱成像夜視儀的應用狀態主要有：觀察儀、手持觀察儀、夜視眼鏡、武器瞄準具、車輛駕駛儀、裝甲戰車潛望式駕駛儀、裝甲戰車瞄準具、潛艇潛望鏡、飛機前視紅外系統等。
1、陸軍的應用
可供步兵在夜間觀察，瞄準，監視，巡邏，港口及邊境警戒等；可供坦克、裝甲戰車駕駛員在夜間駕駛、車長夜間巡邏和識別目標、炮長夜間巡邏瞄準與射擊。
2、海軍的運用
可供潛艇在夜間對目標進行探測、識別、瞄準和射擊；可供巡邏艦和潛艇進行夜間觀察，搜索和警戒；可在夜間進行超低空和中空探測，以便及時發現來襲的飛機和導彈；可供海陸戰隊夜間探測目標、識別地形、進行觀察和空中封鎖、可裝在海軍飛機和直升機上在夜間探測水面上的艦船和裝有通氣孔的潛艇。
3、空軍的應用
可用于轟炸機、攻擊機、偵察機的導航、著陸和營救；可供各種飛機和直升機在夜間進行搜索，空中監視、海上監視、救援、測繪、邊境巡邏和冰層偵察、可供偵察機、無人駕駛機、巡航導彈等在夜間進行巡航偵察以及空中攝影。
