非球面光學器件的使用主要是由于其相對于球面光學器件的  優勢。最大的優點是像差的校正和相關的更好的成像特性。

例如，望遠鏡幾乎總是非球面的，尤其是那些直徑較大的望遠鏡。非球面鏡片也用于變焦鏡頭。與使用球形透鏡的應用相比，這些不僅減小了系統尺寸，而且還提高了圖像質量。

非球面透鏡既可以用來觀測恒星，也可以用來觀測太空。包含在其光譜儀的非球面光學元件。為了在太空中使用，光學器件不僅必須具有出色的光學性能，還必須承受極端的環境條件。

另一個應用領域是  激光束成形，如生產的頂帽分布。例如，在具有兩個用于生成禮帽分布的非球面透鏡的光束整形系統中，第一個透鏡以這樣的方式重新分布入射的激光束（高斯分布），使得在一定距離處出現均勻的強度分布。然后將光束與第二光束準直-創建典型的禮帽分布。這樣的非球面應用例如在材料加工（例如，切削金屬）中，但在醫學（例如眼科）中是令人感興趣的。）。 對于市場還是新的應用程序鏡頭的非球面的范圍是從儀表。使用它們可以大大減少鏡頭中使用的透鏡的總數，并增加可能的測量范圍。另一個優點：減少鏡頭使用也使鏡頭輕得多。