實時熒光定量PCR的應用范圍很廣泛，已廣泛應用于臨床及生命科學研究的各個領域中。在科研方面可定量分析各種基因的表達分析，基因突變和多態性分析，單核苷酸多態SNP測定及易位基因的檢測；在醫療方面可用于免疫組化分析、臨床疾病早期診斷、病原體檢測、耐藥性分析、腫瘤微小殘留病變研究等。

腫瘤微小殘留病變的檢測：腫瘤的本質是細胞內基因發生了變化，是一種多基因異常的疾病，這些異常變化用實時熒光定量PCR方法都可以檢測出來。腫瘤疾病尤其是血液的惡性腫瘤常伴有特異性基因的易位，這種易位往往可以作為監測臨床治療效果的一種腫瘤標志。目前用此方法進行過端粒酶hTERT基因、慢性粒細胞性白血病ER基因、腫瘤MDR１基因等，盡管腫瘤發病的分子機制尚未完全闡明，但相關基因的遺傳學改變的積累是致癌性轉變的根本原因之一已得到普遍承認。癌基因的突變和表達增加，在許多腫瘤早期就出現。實時熒光PCR技術不僅能有效地檢測到基因的突變，而且可以準確檢測癌基因的表達量。如定量結直腸癌淋巴結的癌胚抗原（CEA）mRNA的表達量，可作為診斷癌癥微轉移的重要依據。雖然在過去的幾十年里，治療方案的改進已明顯地延長了患者的生存期，但是緩解期的患者仍存在復發的危險性。因此微小殘留病變的檢測對于進一步調整治療方案是至關重要的。實時熒光定

PCR的應用正成為檢測腫瘤微小殘留分子標志的一種必備研究工具。通過對腫瘤融合基因的定量測定能指導臨床對患者實行個體化的治療。目前的研究證明用實時熒光定量PCR來檢測融合基因有助于對這些患者的微小殘留病變進行定量，其作為預后的指標或對治療方案的評估是有價值的。同樣的方法也被用于定量其他的易位融合基因水平。

細胞因子的表達分析：許多不同類型的細胞都能分泌低分子量的蛋白質，其中包括淋巴細胞、抗原遞呈細胞、單核細胞、內皮細胞和成纖維細胞。細胞因子可被分為不同的組：白細胞介素、干擾素、集落刺激因子、腫瘤壞死因子、轉化生長因子和化學因子。為了闡明在許多炎癥反應，自身免疫性疾病和器官移植排異中的免疫致病途徑，細胞因子mRNA表達譜的可靠定量是很重要的。盡管被檢樣本中細胞因子含量往往極低，然而實時熒光反轉錄PCR以其高敏感性和準確性在細胞因子的定量中越來越受到青睞。使用雙色熒光標記探針，結合不同的引物設計，可以實現對某些先天性疾病的定量檢測。應用實時熒光定量PCR方法對β地中海貧血癥（β地貧）患者β與γ珠蛋白mRNA水平進行檢測，其結果特異性強、定量準確，為了解β地貧的分子病理機制及其臨床診斷提供了可靠的檢測數據。迄今對遺傳性物質改變引起的疾病還無法根治，只能通過產前監測和產前基因診斷，減少病嬰出生。因此，實時熒光定量PCR方法可用于產前監測和產前基因診斷。

病毒感染的定量監測：擴增技術的發展使得對病毒的定性或定量檢測的能力隨之提高，也使研究病毒的負荷和疾病進展的關系成為可能。目前運用較多的是在器官移植中對使用免疫抑制劑的患者用實時熒光定量PCR來定量測定巨細胞病毒感染。研究表明在骨髓移植的患者中用實時熒光定量PCR檢測巨細胞病毒感染比傳統的pp65抗原試驗更敏感，抗巨細胞病毒藥物治療能使血中的病毒含量下降。目前，用此方法還進行了對結核分枝桿菌、免疫缺陷病毒、肝炎病毒、流感病毒、巨細胞病毒、EB病毒、淋球菌、沙眼衣原體，人乳頭瘤病毒等病原體可以進行準確的定量檢測。

同樣在國內，2004年針對Sars流行性病的檢測和診斷使得熒光定量PCR技術得以應用和發展。熒光定量PCR問世后的幾年中，積累了大量有關病原體核酸量與感染性疾病發生、發展和預后之間關系的資料，這些研究資料不斷豐富，將形成感染性疾病的臨床分子診斷標準。目前，實時熒光PCR技術已應用于肝病、性病以及人類免疫缺陷病毒（HIV）等各種病原體的臨床診斷，為實現快速準確診斷提供了有效的檢測方法。