机器视觉的应用主要有检测和机器人视觉两个方面：

1. 检测：又可分为高精度定量检测(例如显微照片的细胞分类、机械零部件的尺寸和位置测量)和不用量器的定性或半定量检测(例如产品的外观检查、装配线上的零部件识别定位、缺陷性检测与装配完全性检测)。

2. 机器人视觉：用于指引机器人在大范围内的操作和行动，如从料斗送出的杂乱工件堆中拣取工件并按一定的方位放在传输带或其他设备上(即料斗拣取问题)。至于小范围内的操作和行动，还需要借助于触觉传感技术。

此外还有：

1.自动光学检查：自动光学检查(AOI, Automated Optical Inspection) 为工业自动化有效的检测方法，使用机器视觉做为检测标准技术，大量应用于LCD/TFT、晶体管与PCB工业制程上，在民生用途则可延伸至保全系统。自动光学检查是工业制程中常见的代表性手法，利用光学方式取得成品的表面状态，以影像处理来检出异物或图案异常等瑕疵，因为是非接触式检查，所以可在中间工程检查半成品。

2.人脸侦测：人类与生具备著许多种生活的能力，辨识与侦测人脸是视觉能力的一部份。近十五年来关于人脸应用的相关研究不断的被提出来，但这些技术却迟迟不能达到普及化的应用，其中很重要的一项原因就是因为一直没有一个很有效的方法能够精准的定位出人在复杂环境下的位置，因此，就算是辨视率再高, 若不能先精准的侦测出人脸的位置,这些应用都只能纸上谈兵了。

3.无人驾驶汽车：无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、机器视觉等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。