Явление термоэлектронной эмиссии используется в следующих областях науки и техники:

• Вакуумные электронные приборы. 12 На нём основана работа электронных ламп, вакуумных приборов СВЧ, электронно-лучевых приборов, фотоэлектронных приборов, вакуумных индикаторов, рентгеновских трубок, ускорителей заряженных частиц. 1
• Электронные микроскопы. 2
• Термоэмиссионные преобразователи энергии. 2 Термоэлектронный диод в них используется для преобразования разности температур в электроэнергию напрямую, без движущихся частей. 3

Также исследования в области термоэлектронной эмиссии помогают развивать такие технические направления, как радиоэлектроника. 4 Например, исследования фотоэлектронной эмиссии дали доказательства в пользу квантовой природы света, что стало основой для вывода уравнения Эйнштейна. 4