目前，熱電制冷器廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、通信、遙感遙測、醫(yī)療、空調(diào)、冷凍冷藏等各領(lǐng)域。對于使用條件要求嚴(yán)格、對溫度變化反應(yīng)敏感的電子元器件，可以用熱電制冷器來提供恒定的低溫工作條件。
為實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供冷源是熱電制冷器最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在冰點(diǎn)儀、露點(diǎn)儀、黏度儀、絮點(diǎn)儀等實(shí)驗(yàn)設(shè)備中都可以用熱電制冷器制冷，圖8-6為一種用于油品凝點(diǎn)檢測儀器的熱電制冷器。
紅外探測儀在常溫下工作時(shí)，由于被接收信號(hào)與環(huán)境背景相差很小，且元件的時(shí)間常數(shù)較大，工作性能很差。如在低溫下工作，加大了被接收信號(hào)與接收元件周圍環(huán)境的波長差異，可獲得較高的信噪比、提高了探測靈敏度。例如硫化鉛、硒化鉛紅外探測儀，在-78℃溫度下工作時(shí)，與-20℃相比，探測靈敏度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。用一臺(tái)四級(jí)熱電制冷器在真空條件下供冷，輸入10w功率，可達(dá)到-95℃的低溫，而制冷器連同散熱器、電風(fēng)扇加在一起，重量僅750g，體積僅300cm3。
砷化銦紅外探測儀在-57℃下工作時(shí)，與-20℃相比，探測靈敏度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，在-78℃下工作時(shí)，探測靈敏度較-20℃下工作時(shí)提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。所需制冷量為2W以下，用三級(jí)或四級(jí)熱電制冷器即可滿足要求。
熱電制冷在醫(yī)療中的應(yīng)用非常廣泛，其發(fā)展前景十分可觀。帶有熱電制冷器的手術(shù)刀與消耗鹵代烴制冷的手術(shù)刀相比，具有裝置總體積小、重量輕、使用成本低的優(yōu)點(diǎn)，目前熱電制冷切片刀與切片臺(tái)、涼帽、涼枕等已廣泛應(yīng)用，用熱電制冷器配合小型蒸汽壓縮式制冷機(jī)的深冷醫(yī)療設(shè)備也已出現(xiàn)。
用熱電制冷器制冷的小型冰箱，目前在世界上很受歡迎。容積為2~8L的小型熱電制冷恒溫冰箱可用于保存血液、精液、卵子、疫苗和藥品等，是醫(yī)療和畜牧業(yè)的必備裝備。容積為20L左右的熱電制冷便攜式冰箱，可裝在汽車、坦克和裝甲運(yùn)兵車上，為旅游或軍隊(duì)沙漠作戰(zhàn)提供了方便。
用熱電制冷器制冷的空調(diào)器可用于振動(dòng)劇烈的場合，也用于要求非常安靜的場所，還可用于電子裝置內(nèi)部。
