制冷最早是用來保存食物和降低房間溫度的.隨著科學技術與社會文明的發展，制冷技術的應用幾乎滲透到工業、農業、建筑、醫療、國防等各個科學領域。
(1)空氣調節 空調工程是制冷技術應用最為廣泛的領域。所有的空調系統都需要冷源，需要利用制冷裝置來控制空氣的溫度、濕度在一個合理的范圍內。空氣調節根據使用場合的不同，可以分為舒適性空調和工藝性空調。舒適性空調主要是滿足人們工作和生活對室內溫度、濕度、新鮮空氣等的要求，為室內人員創造舒適健康環境的空調系統。工藝性空調是為生產工藝過程或設備運行創造必要環境條件的空調系統，主要是滿足生產工藝過程對室內環境的溫度、濕度、潔凈度等的要求。
(2)食品的加工和冷藏 在食品工業中應用制冷技術的場合很多。生產和加工乳制品、奶酪和其他一些飲品時，制冷是必不可少的。還有一些易腐食品。如肉類、海鮮類食品、部分水果疏菜從加工到生產、儲存、運輸與銷售的各個環節，均需要保持必要的低溫環境，以避免食物變質。
(3)醫療衛生 一些醫療手術，如心臟、腫瘤的切除以及低溫麻醉等，都需要制冷技術提供低溫環境。還有一些藥物、血漿、疫苗以及特殊藥品、器官或尸體的冷藏等均需要低溫保存。
(4)工業生產 工業的許多生產過程都需要在低溫下進行，比如石油脫蠟、天然氣液化、石油裂解以及合成纖維和化肥的生產等均需要在低溫環境下進行。在材料回收方面，目前低溫技術是回收鋼結構輪胎中橡膠的唯一有效的方法，采用的是低溫粉碎技術(利用材料在低溫狀態下的冷脆性能，對物料進行粉碎)。
(5)國防工業與科學研究 高寒地區的汽車、坦克發動機等需要做環境模擬實驗，火箭、航天器也需要在模擬高空的低溫條件下進行實驗，超導體的應用、半導體激光、紅外線探側等都需要人工制冷技術。
除此之外，制冷技術在農業、生物技術、建筑工程、冰上運動、新型材料、微電子技術等領域也起著十分重要的作用。
