Uma das mais difundidas aplicações da visão computacional é a Medicina, ou o processamento médico da imagens. Tal área é caracterizada pela extração de informação de imagens para realizar diagnósticos sobre os pacientes. Fontes de imagens incluem imagens de microscopia, de radiografia, de angioplastia, de ultrasonografia, de tomografia e de Ressonância magnética.

Outra aplicação bastante difundida é a indústria. Aqui, a informação obtida auxilia processos como a inspeção de controle de qualidade e cálculo de posição e orientação de detalhes para um braço robótico por exemplo.

As aplicações militares são talvez uma das maiores da visão computacional, ainda que apenas uma pequena parte desse trabalho esteja disponível ao público. Exemplos básicos incluem a detecção de unidades inimigas e ou mísseis tele-guiados. Sistemas mais avançados enviam mísseis para uma área ao invés de um alvo específico, sendo que a seleção do alvo é feita no processamento da imagem do local feita pelo próprio míssil.

Uma das novas aplicações são os veículos autônomos, cujo nível de autonomia varia entre total ou parcial, este último usado para somente auxiliar a tarefa de dirigir em situações diversas. A autonomia total usa a visão computacional para a navegação, isto é, para obter a localização, para produzir mapas do ambiente e para detectar obstáculos. Várias montadoras já demonstraram veículos totalmente autônomos, mas tal tecnologia ainda não atingiu maturidade suficiente para estar no mercado. A exploração espacial também está usando veículos autônomos usando a visão computacional, como por exemplo a Mars Exploration Rover da NASA.