非球面光学器件的使用主要是由于其相对于球面光学器件的 优势。最大的优点是像差的校正和相关的更好的成像特性。
例如，望远镜几乎总是非球面的，尤其是那些直径较大的望远镜。非球面镜片也用于变焦镜头。与使用球形透镜的应用相比，这些不仅减小了系统尺寸，而且还提高了图像质量。
非球面透镜既可以用来观测恒星，也可以用来观测太空。包含在其光谱仪的非球面光学元件。为了在太空中使用，光学器件不仅必须具有出色的光学性能，还必须承受极端的环境条件。
另一个应用领域是 激光束成形，如生产的顶帽分布。例如，在具有两个用于生成礼帽分布的非球面透镜的光束整形系统中，第一个透镜以这样的方式重新分布入射的激光束（高斯分布），使得在一定距离处出现均匀的强度分布。然后将光束与第二光束准直-创建典型的礼帽分布。这样的非球面应用例如在材料加工（例如，切削金属）中，但在医学（例如眼科）中是令人感兴趣的。）。 对于市场还是新的应用程序镜头的非球面的范围是从仪表。使用它们可以大大减少镜头中使用的透镜的总数，并增加可能的测量范围。另一个优点：减少镜头使用也使镜头轻得多。
