雙折射性是晶體的基本特征。因此，偏光顯微鏡被廣泛地應用在礦物、高分子、纖維、玻璃、半導體、化學等領域。在生物學中，很多結構也具有雙折射性，這就需要利用偏光顯微鏡加以區分。在植物學方面，如鑒別纖維、染色體、紡錘絲、淀粉粒、細胞壁以及細胞質與組織中是否含有晶體等。在植物病理上，病菌的入侵，常引起組織內化學性質的改變，可以偏光顯微術進行鑒別。
