半導體制冷材料是一個新興的熱門材料，半導體制冷技術早在十九世紀三十年代就已經出現了，其應用范圍廣泛，主要適應于以下領域：
農業領域應用，溫室里面過高或過低的溫度，都將導致秧苗壞死，尤其部分名貴植物對環境更加敏感，迫切需要將適宜的溫度檢測及控制系統應用于現代農業。
實驗室裝置方面應用，如實驗用的顯微鏡攝像頭，冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測試裝置、各種恒溫、高低溫實驗儀片。
日常生活方面的應用，空調、冷熱兩用箱、飲水機、電子信箱、電腦以及其他電器等。
醫療領域中的應用，半導體溫控系統在醫學上的應用更為廣泛。如：用于蛋白質功能研究、基因擴增的高檔PCR儀、電泳儀及一些智能精確溫控的恒溫儀培養箱等；用于開發具有特殊溫度平臺的掃描探針顯微鏡等。
在高技術領域和軍事領域，對紅外探測器，激光器和光電倍增管等光電器件的制冷。
在激光領域中的應用，激光技術用美容儀器，微型零件加工等，其在工作中都產生局部熱，通過半導體制冷器，采用水冷或微型制冷器冷卻。
半導體制冷器具有工作中無噪音，無液、氣工作介質，因而不污染環境，制冷參數不受空間方向以及重力影響等優點。