Farklı görüntü işleme uygulamaları arasında tıp, dijital sanat, meteoroloji, kanun uygulama ve daha pek çok alanda kullanılanlar yer almaktadır. Doktorlar, kanserli tümörler ve kan damarlarındaki tıkanmalar gibi sağlık sorunlarının tespiti için görüntü işleme teknolojisine sahip radyoloji ekipmanlarını kullanmaktadır. Grafik tasarımcıları ve animasyon sanatçıları, resimler ve bilgisayar oyunu karakterleri oluşturmak için görüntü işlemeyi kullanır. Meteorologlar, dijital sinyal işlemeyi kullanan uzaktan algılama teknolojisi sayesinde hava durumunu tespit edip tahmin edebiliyorlar. Polis dedektifleri, belirli yüzleri tespit etmek için tasarlanan ve suçluları yakalamalarına yardımcı olan dijital fotoğraf işleme teknolojisini kullanır.
X-ray teknolojisi, sağlık alanında on yıllardan beri var ve doktorların iç vücut sistemlerinin net ve ayrıntılı görüntülerini görmelerini sağlayan bilgisayar işleme teknikleriyle geliştirilmiştir. Anjiyografi, bir hastanın kan damarlarının ve bunların içindeki potansiyel olarak tehlikeli pıhtıların veya plakların yüksek kontrastlı görüntülerini sağlayan özel bir görüntü sinyali işleme uygulamasıdır. Görüntü işleme uygulamaları, erken kanser tespiti oranlarını iyileştiren ve böylece hastaların iyileşme şanslarını artıran bilgisayarlı tomografi (CAT) taramalarında da bulunabilir.
Dijital fotoğraf işleme, bilgisayarlı grafik sanatların temellerinden biridir. Dinamik, etkileşimli web sitelerinin evrimi, bu tür sitelerin diğerlerinden öne çıkması için daha sofistike resimler ve animasyonlar için bir talep yarattı. Görüntü işleme uygulamaları hem gerçekçi hem de gerçekçi olmayan dijital boyama ve çizim tekniklerinde kullanılır. Sanatçılar ve animatörler, yarattıklarını değiştirmek ve geliştirmek için dijital filtrelemeyi kullanarak, bunları üç boyutlu (3B) hale getirmek de dahil. Bilgisayar oyunu tasarımı, karakterleri hayata geçirmek için gelişmiş animasyon yöntemleri içerir ve bu oyunlar grafik işlemedeki gelişmeler nedeniyle geçmişten çok daha gerçekçi hale geldi.
Görüntü işleme uygulamaları, çevre bilimlerinin özellikle de hava durumlarının izlenmesinde ve raporlanmasında kullanmaktadır. Görüntü işlemedeki gelişmeler, ışık spektrumunu ve insan gözüyle görülemeyecek olan basınç değişikliklerini kaydetmek için uyduları kullanan uzaktan algılamada daha da gelişmelere yol açmıştır. Bu tür bir sinyal işleme, depolama sistemlerinin kızılötesi görüntülerini oluşturmak ve belirli zaman dilimlerindeki hareketlerini izlemek için kullanılabilir.
Geleneksel olarak kolluk kuvvetlerinde kullanılan kupa çekimleri, görüntü işleme sayesinde yeni bir seviyeye taşınmıştır. Yüz tanıma teknolojisi, şüphelilerin görüntülerini video gözetimi yoluyla yakalayabilir ve bunları mevcut bir suç veritabanında otomatik olarak fotoğraflarını çekebilir. Bu görüntü işleme uygulaması sayesinde yakalanan suçluların sayısı arttı.
