飞行时间探测器可以应用于仪器仪表、医学影像设备、激光雷达等领域。在仪器仪表领域，飞行时间探测器可用来制造飞行时间质谱（TOF-MS）、基质辅助激光解吸电离质谱（MALDI-MS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）等产品，广泛应用在物理学、化学、半导体、新材料、生命科学、临床医学、地质勘探、环境监测、食品安全、航空航天等领域。
在医学影像设备领域，飞行时间探测器可用来制造正电子发射计算机断层成像（PET）设备的核心部件PET探测器，用来探测γ射线，PET探测器性能优劣直接影响PET设备成像质量。在实际应用中，PET通常与CT或者MRI技术相结合，制成PET/CT、PET-MRI，进一步提高疾病诊断精准度。我国PET/CT、PET-MRI研制能力不断增强，产量不断提高，PET探测器市场空间不断增大，利好飞行时间探测器行业发展。
在激光雷达领域，飞行时间探测器是其返回光脉冲探测的重要技术方案，工作原理是，雷达发射脉冲激光，脉冲激光到达目标并反射回探测器，通过测量发射脉冲和返回脉冲之间的时间延迟，来计算雷达与目标之间的距离。飞行时间激光雷达特别适合中短距离且干扰小的高精度距离测量方面，广泛应用在自动驾驶、气象探测、空中测绘等领域，其中在自动驾驶领域应用比例高。
在我国科技部发布的2023年度国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项中，提出开发伽玛射线飞行时间阵列探测器，实现在中小型动物PET和人体脑部PET等成像仪器中的应用。这将推动我国研究机构与研制企业对飞行时间探测器的重视度不断提升。
新思界
行业分析人士表示，在全球范围内，飞行时间探测器研制厂商主要有法国PHOTONIS、日本TAKEX等。其中，法国PHOTONIS可以提供UltraFast TOF高性能探测器、Gen2 UltraFast TOF高性能探测器、微型TOF探测器、高温TOF探测器等多种类型产品；日本TAKEX可以提供飞行时间反射镜式主动红外探测器PR-30BE。
