聚酰亞胺由于卓越的性能、合成化學上的特點以及可以用多種方法加工的特性而得以廣泛應用。在眾多的聚合物中，很難再找到一種材料像聚酰亞胺這樣應用范圍如此廣泛，而且其每一個應用都顯示了極為突出的性能。
(1)薄膜：聚酰亞胺最早的商品之一，用于電機的槽絕緣及電纜繞包材料。近年來，聚酰亞胺薄膜在柔性印刷線路板上的應用已經(jīng)形成了巨大的產(chǎn)業(yè)。主要產(chǎn)品有杜邦的Kapton、宇部興產(chǎn)的Upilex系列和鐘淵的Apical。透明的聚酰亞胺薄膜可作為柔軟的太聚酰亞胺——化學、結構與性能的關系及材料陽能電池和OLED底板。
(2)涂料：作為絕緣漆用于電磁線，或作為耐高溫涂料使用。
(3)先進復合材料：用于航天、航空器及火箭的結構部件及發(fā)動機零部件。在380℃或更高溫度下可以使用數(shù)百小時，短時間內可以經(jīng)受400～500℃的高溫，是最耐高溫的樹脂基復合材料。
(4)纖維：普通耐熱纖維可以作為高溫介質及放射性物質的過濾材料，亦可作為阻燃織物。高強度纖維是先進復合材料的增強劑，也可用作防護、防割織物。由電紡絲得到的納米纖維非制造布可以用作鋰電池的隔膜，提高電池的安全性和充電速度。此外，還可以在精細過濾材料方面得到應用。
(5)泡沫塑料：用作耐高溫及超低溫的隔熱和隔音材料。
(6)工程塑料：有熱固性也有熱塑性，可以模壓成型也可用注射成型或傳遞模塑。主要用于自潤滑、密封、絕緣及結構材料。
(7)膠黏劑：用作高溫結構膠。
(8)分離膜：用于各種氣體對諸如氫／氮、氮／氧、二氧化碳／氮或甲烷等的分離，從空氣、烴類原料氣及醇類中脫除水分。也可用于滲透汽化膜及超濾膜。由于聚酰亞胺耐熱和耐有機溶劑的性能，在有機液體和氣體的分離上具有特別重要的意義。
(9)光刻膠：有負性膠和正性膠，可以使用水性顯影液，分辨率可達亞微米級。與顏料或染料配合可用于彩色濾光膜，可大大簡化加工工序。
(10)在微電子器件中的應用：用作介電層進行層問絕緣，作為緩沖層可以減少應力，提高成品率。作為保護層可以減少環(huán)境對器件的影響，還可以對a粒子起屏蔽作用，減少或消除器件的軟誤差(soft error)。
(11)液晶顯示用的取向排列劑：聚酰亞胺在TN—LCD、STN—LCD、TFT-LCD及鐵電液晶顯示器的取向劑材料方面都占有十分重要的地位。
(12)電一光材料：用作無源或有源波導材料、光學開關材料等，含氟的聚酰亞胺在通信波長范圍內透明；以聚酰亞胺作為發(fā)色團的基體可提高材料的穩(wěn)定性。
(13)質子傳輸膜：用作燃料電池尤其是甲醇燃料電池的隔膜，其甲醇透過率大大低于傳統(tǒng)的全氟磺酸膜(Nation)。
(14)醫(yī)用材料：聚酰亞胺低毒，可以用作多方面的醫(yī)用材料。某些聚酰亞胺對血液和組織有較高的相容性，使其在生物相容材料方面的應用引起了人們的興趣。
綜上所述，不難看出聚酰亞胺之所以可以從20世紀六七十年代出現(xiàn)的眾多芳雜環(huán)聚合物中脫穎而出，最終成為一類重要的高分子材料的原因。