膜分离技术应用范围极其广泛，因膜分离设备具有占地面积小、操作简单、节能降耗等有点，已广泛用于制药、生物、化工、食品、环保等行业。
已在各行业工业上应用的膜分离技术有：
发酵行业：生物发酵液的除菌体、提纯、浓缩等，如：头孢菌素C、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸、L-乳酸、丙酮酸、1，3-丙二醇、酶制剂等
制药行业：
维生素：维生素C、维生素B2、维生素B12等的纯化与浓缩；
抗生素：赤霉素、土霉素、链霉素、卡那霉素、链霉素、青霉素、红霉素、四环类抗菌药等的纯化与浓缩；
核酸类：肌苷、肌苷酸、鸟苷酸、核苷酸等的纯化与浓缩；
中药：柴胡、板蓝根、刺五加、黄酮等中药制剂的纯化与浓缩。
食品饮料行业：
茶叶深加工：茶饮料浓缩、速溶茶、茶多酚提取、茶叶中其它有效成分的提取；
果蔬汁：苹果汁、梨汁、草莓汁、胡萝卜汁、番茄汁、菠菜汁、白菜汁等澄清过滤和浓缩提纯；
植物药物提取深加工：芦荟、葛根、红景天、绞股蓝、甘草、丹参、灵芝等其有效成分的浓缩提取；
大豆深加工：大豆蛋白、大豆低聚糖、大豆副产物综合利用以及其它大豆功能因子的提取浓缩；
多糖类：虫草多糖、香菇多糖、海藻多糖的提取、浓缩；
功能性低聚糖：低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚果糖、低聚半乳糖、壳聚糖等提取纯化浓缩；
酒类：葡萄酒、黄酒、啤酒、低度白酒、保健酒等澄清过滤、除醇；
天然色素：桅子黄、黄色素等提取纯化浓缩；
调味品及食品添加剂：酱油、醋、黄原胶、转谷氨酰胺酶、蜂蜜等各类食品添加剂的纯化浓缩。
另外，膜分离技术在化工、环保行业已被广泛应用，如合成印染料、染料中间体、化工中间体、合成及微生物农药、钛白废液回收、精制化工酸碱液、催化剂颗粒回收等。
