Erilaisia kuvankäsittelysovelluksia ovat lääketieteen, digitaalisen taiteen, meteorologian, lainvalvonnan ja muun alan sovellukset. Lääkärit käyttävät kuvankäsittelytekniikalla rakennettuja radiologisia laitteita havaitsemaan terveysongelmia, kuten syöpäkasvaimia ja verisuonten tukoksia. Graafiset suunnittelijat ja animaatiotaiteilijat luovat kuvituksia ja tietokonepelihahmoja kuvankäsittelyn avulla. Meteorologit pystyvät havaitsemaan ja ennustamaan sääolosuhteita digitaalisen signaalinkäsittelyä käyttävän etätunnistustekniikan avulla. Poliisin etsivät käyttävät digitaalista valokuvankäsittelytekniikkaa, joka on suunniteltu havaitsemaan tietyt kasvot, mikä auttaa heitä kiinniottamaan rikollisia.
Röntgentekniikka on ollut käytössä vuosikymmeniä terveydenhuollon alalla, ja sitä on parannettu tietokoneella käsiteltyjen tekniikoiden avulla, joiden avulla lääkärit voivat tarkastella selkeitä ja yksityiskohtaisia kuvia sisäisistä kehon järjestelmistä. Angiografia on kuvasignaalinkäsittelyn erityissovellus, joka tuottaa erittäin kontrastisia kuvia potilaan verisuonista ja mahdollisista vaarallisista hyytymistä tai plakeista niiden sisällä. Kuvankäsittelysovelluksia löytyy myös tietokonepohjaisesta aksiaalisesta tomografiasta (CAT), joka on parantanut syövän varhaisen havaitsemisen nopeutta ja siten parantanut potilaiden toipumismahdollisuuksia.
Digitaalinen valokuvien käsittely on yksi tietokonepohjaisen graafisen taiteen perusta. Dynaamisten, interaktiivisten verkkosivustojen kehitys on luonut tarpeen kehittyneemmille kuvituksille ja animaatioille, jotta tämäntyyppiset sivustot erottuvat muista. Kuvankäsittelysovelluksia käytetään sekä realistisissa että epärealistisissa digitaalisissa maalaus- ja piirtotekniikoissa. Taiteilijat ja animaattorit käyttävät myös digitaalista suodatusta muuttaakseen ja tehostaakseen luomuksiaan, muun muassa renderöimällä ne kolmiulotteisina (3D). Tietokonepelien suunnittelu sisältää kehittyneitä animaatiomenetelmiä hahmojen herättämiseksi henkiin, ja näistä peleistä on tullut paljon realistisempia kuin aiemmin grafiikankäsittelyn parannusten vuoksi.
Kuvankäsittelyohjelmilla on käyttöä myös ympäristötieteen aloilla, erityisesti sääolojen seurannassa ja raportoinnissa. Kuvankäsittelyn edistyminen on johtanut kaukokartoituksen kehitykseen, sillä satelliitit tallentavat valonspektrin ja paineen muutokset, joita muutoin ihmissilmä ei näkisi. Tällaista signaalinkäsittelyä voidaan käyttää tallennusjärjestelmien infrapunakuvien luomiseen sekä niiden liikkeiden seurantaan tietyillä ajanjaksoilla.
Perinteisesti lainvalvonnassa käytetyt mukikuvat on otettu uudelle tasolle kuvankäsittelyn ansiosta. Kasvojentunnistustekniikka pystyy kaappaamaan epäiltyjen kuvia videovalvonnan avulla ja yhdistämään ne automaattisesti mukikuviin olemassa olevassa rikostietokannassa. Tämän kuvankäsittelysovelluksen ansiosta vangittujen määrä on lisääntynyt.