Z punktu widzenia fizyka, spektroskopia rozdzielona w czasie może dostarczyć cennych informacji o nowoczesnych strukturach półprzewodnikowych takich jak studnie kwantowe czy kropki kwantowe. Techniki rozdzielone w czasie stanowią też potężne narzędzie do badań procesów zachodzących w układach chemicznych i biologicznych. Jako przykłady można podać badania kinetyki reakcji chemicznych, w tym np. fotoinicjowanej polimeryzacji czy też reakcji fotosyntezy. Fluorescenacja rozdzielona czasowo znajduje coraz szersze zastosowanie w biologii i medycynie, np. do określania lokalnego poziomu pH czy też koncentracji tlenu w żywych komórkach. Bardzo często do systemów biologicznych wprowadza się znaczniki, o charakterystycznym widmie i czasach zaniku, które pozwalają na zaawansowane badania procesów życiowych w tkankach, zarówno zdrowych jak też np. zaatakowanych przez nowotwory.