Сигма-модель используется в теоретической физике для описания взаимодействия частиц, в частности пионов. 3 В этой области физики элементарных частиц сигма-модель описывает взаимодействия пионов, например, их участие в бета-распаде вместе с пионами. 13

Также сигма-модели применяются:

• В физике конденсированного состояния для описания квантового эффекта Холла, сверхтекучего гелия-3, ферромагнетиков и спиновых цепочек. 1
• В теории струн для описания всевозможных решений струнных уравнений движения. 2
• В непертурбативной теории поля для описания топологических солитонов. 1

В своей простой форме сигма-модель можно рассматривать как кинетическую энергию точечной частицы. 3