热像仪在军事上的应用范围较主动红外夜视仪和微光夜视仪更广，可用于战术与战略侦察、武器的瞄准和制导、各种战斗、运输车辆的夜间驾驶，并可供应飞机在黑暗中的起飞、着陆等，并性能更为优越，是一种较为理想的夜视器材。在阿富汗和伊拉克的战争中，美军大量使用夜视装备和红外成像系统，取得了很好的效果。美国在谈到最近的伊拉克战争时的口头禅是：“我们主宰夜晚”。目前热成像夜视仪的应用形态主要有：观察仪、手持观察仪、夜视眼镜、武器瞄准具、车辆驾驶仪、装甲战车潜望式驾驶仪、装甲战车瞄准具、潜艇潜望镜、飞机前视红外系统等。目前的发展水平大致为：
用于地面观察时，一般可做到在1000米的距离上识别人，2000米的距离上识别车辆。例如“米兰”反坦克导弹的热瞄准具，通过实际使用所测得的结果是：在3200米距离上能发现车辆目标，在2000米的距离上能辨认出车辆种类，在1500米距离上能够做出敌我识别。
用于空中侦察时，在1500米高度上可以发现地面的单兵活动;在20公里高空可侦察到地面上的人群和车辆，并能通过水面航迹与周围海水的温差探测到水下四十米深处的潜艇;在200公里的卫星高度上可探测到地面大部队的集结与调动，以及查明伪装的导弹地下发射井和战略导弹的发射动向。
用于水面侦察时，可发现15—20公里远处的舰艇。
用于对空观察时，可对20—30公里距离上的飞机进行跟踪。
1、陆军的应用
可供步兵在夜间进行观察、瞄准、监视、巡逻、港口及边境警戒等等;
可供坦克和装甲战车驾驶员进行夜间驾驶、车长夜间巡逻和识别目标、炮长夜间瞄准和射击;
可配备于导弹系统在夜间探测、识别和跟踪发射;
可供炮兵进行火炮、迫击炮的夜间瞄准与发射;
可于各种火控系统配套，在夜间进行搜索、跟踪、瞄准和射击;
2、海军的应用
可供舰艇在夜间对目标进行探测、识别、瞄准和射击;
可供巡逻舰和潜艇进行夜间观察、搜索和警戒;
可在夜间进行超低空和中空探测，以便及时发现来袭的飞机与导弹;
可供海军陆战队在夜间探测目标、识别地形、进行观察和空中封锁;
可装在海军飞机和直升机上在夜间探测水面上的舰船和装有通气孔的潜艇;
重大机械、电气装备的故障检测与监控;
3、空军的应用
可用于轰炸机、攻击机、侦察机的导航、着陆与营救;
可供各种飞机和直升机在夜间进行搜索、空中监视、海上监视、救援、测绘、边境巡逻和冰层侦察;
可供侦察机、无人驾驶机、巡航导弹等在夜间进行航空侦察与空中摄影。
此外，还可以装在侦察卫星上对地面作大面积的监视、侦察以及实施战略预警。
我国军用热像仪的研制状况
我国七十年代初研制成热电器件，目前红外探测器的单元器件多数已接近国际水平，近年来已试制成高速型实时显示热像仪，军用热像瞄准与跟踪系统正在研制，红外电荷耦合成像器件的研究工作也已经开始。虽然改革开放以来我国的热成像技术已经取得进展，但由于器件的性能、技术指标以及工艺水平都还比较低，不能批量生产，距当代国际先进水平大约还有15—20年的差距。
基于这种状况，我们应尽快引进当代最先进的红外成像技术，从而缩短与国际先进水平的差距。但由于以前世界上只有少数的西方国家(美、法、英等)掌握了第二代红外成像技术，其生产单位都为军工企业，而且对中国大陆实施禁运，这给引进工作增加了一定的难度。
进入21世纪后，美国生产军用红外热像仪的企业都将主要力量放在研制第三代非致冷红外焦平面上(即温度分辨率达0.01度，达到甚至超过致冷型红外热像仪的指标)，因此对其第二代产品的低端部分的红外焦平面阵列的出口已有所放开。我们及时地抓住这一机会，引进了这一产品。这一红外探测器其性能指标已超过第一代产品。用其制成的手持式或头盔式红外热像仪，体积小，重量轻，且功耗很低，用电池供电时使用时间长，特别适合陆军士兵野外使用。