目前，光电倍增管已成为多种精密测量仪器的核心器件，广泛应用于高精度要求的光度测量，包括冶金、电子、机械、化工、地质勘探、医疗、生物医药、生命科学、核工业、环境监测、军事等领域。以下介绍的是一些比较典型的例子：
医学诊断常用的X光机中就有光电倍增管的身影。如何才能自动控制胶片的X光曝光量呢？在X光到达胶片之前，用一个含有磷的屏幕将X光转换成可见光，用光电倍增管接收这个光信号，设定信号积分值达到预定标准时给出信号，可及时切断X光源，保证胶片得到准确的曝光量，这个装置被称为X光时间计。
医学诊断用的正电子发射断层扫描仪（PET）基于一种可显示生物分子代谢、受体及神经介质活动的新型影像技术。检查时将某种生命代谢中*物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸或脂肪酸标记上短寿命的放射性核素注入人体。短寿命放射性核素在衰变过程中释放出正电子，而正电子在行进的短距离内（十分之几毫米至几毫米）即可遇到一个电子发生湮灭而产生一对光子。仪器中的光电倍增管（或者其它替代的光电探测器件）能灵敏地捕捉到产生的光子，由计算机进行数据处理后可得到受检体的放射性示踪剂分布图，广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、病情判断、疗效评价等方面。
