超臨界CO2萃取的特點決定了其應用范圍十分廣闊。如在醫藥工業中，可用于中草藥有效成份的提取，熱敏性生物制品藥物的精制，及脂質類混合物的分離；在食品工業中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工業中，天然及合成香料的精制；化學工業中混合物的分離等。具體應用可以分為以下幾個方面：
1、從藥用植物中萃取生物活性分子，生物堿萃取和分離；
2、來自不同微生物的類脂脂類，或用于類脂脂類回收，或從配糖和蛋白質中去除類脂脂類；
3、從多種植物中萃取抗癌物質，特別是從紅豆杉樹皮和枝葉中獲得紫杉醇防治癌癥；
4、維生素，主要是維生素E的萃取；
5、對各種活性物質（天然的或合成的）進行提純，除去不需要分子（比如從蔬菜提取物中除掉殺蟲劑）或“渣物”以獲得提純產品；
6、對各種天然抗菌或抗氧化萃取物的加工，如羅勒、串紅、百里香、蒜、洋蔥、春黃菊、辣椒粉、甘草和茴香子等。