Spektral analiz yöntemleri çeşitli alanlarda kullanılmaktadır, bunlardan bazıları: Veri bilimi ve makine öğrenimi: Spektral analiz, matrislerin ve doğrusal operatörlerin özdeğerleri ve özvektörleri aracılığıyla incelenmesini içerir. Görüntü ve sinyal işleme: SVD (Singular Value Decomposition) gibi yöntemler, görüntü sıkıştırmada kullanılır. Zaman serileri analizi: Fourier dönüşümü ve periodogram gibi tekniklerle periyodik bileşenlerin incelenmesi. Kimya ve malzeme bilimi: Ultraviyole-görünür bölge absorpsiyon spektroskopisi, infrared (IR) spektroskopisi, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi spektroskopik yöntemler. Arkeometri: Seramiklerin mineralojik yapılarının X-ışınları, kızılötesi ve lazer ışınları ile incelenmesi. Ayrıca, spektral analiz finansal piyasalarda da döngüsel olayların periyodik bileşenlere ayrılarak incelenmesi için kullanılmaktadır.