Mikroskopy polaryzacyjne są powszechnie stosowane w petrologii i mineralogii do obserwacji minerałów, skał, kruszców, ale także często wykorzytywane do obserwacji preparatów biologicznych: struktury komórek i tkanek. Używane są w metalografii, przemyśle szklarskim i włókienniczym. Mikroskop polaryzacyjny może być wykorzystywany również do badania ciekłych kryształów, do obserwacji zmian fazowych, czy wyznaczania temperatur przejść fazowych.
Dzięki mikroskopowi polaryzacyjnemu możliwe stało się szczegółowe określanie z jakimi minerałami w danej skale mamy doczynienia, jaki jest ich stosunek względem siebie i co najistotniejsze w tej zminiaturyzowanej skali możemy zorientować się co do procesów jakie zachodziły przy powstaniu czy tez przeobrażeniach skały.