氖氣由于生產量少，成本相對較高，通常只在一些專用儀表、電光源、低溫研究以及配制深海潛水呼吸氣等領域應用。
 
一、電光源用氣和檢測用氣
 
在幾乎所有現代光源中都要用到氦族氣體，氖氣主要用于填充各種熒光燈、發光信號裝置和輝光燈等。對于低壓放電管，在清潔的玻璃管內，純氖產生橙色的光，氖與氬、氦按不同比例混合，充入各種濾光玻璃管，可制成絢麗多彩的霓虹燈（字模顯示燈）。氖氣低壓放電管廣泛用做指示燈。由于氖光燈發出的紅光透射能力強，長期以不氖都被用不來填充各種信號裝置，作為港口、機場、車站等水陸交通要地的顯示標志。
 
放射性離子化檢測器要用到氖，在Geiger-Muller計數器中要利用含氖、氬和氦的混合氣。此外，在某些高壓電子管轉換開關和調整管中，也可以填充氖氣。在示蹤粒子檢測器中，氖是火花室和電子流室常用的填充氣。液氖還廣泛用于低溫輻射檢測器，以及用于空間探索計劃中其他專門儀表。氖與氬、氦和汞蒸氣混合可用于充填磷光管。氖與氬混合可用來充填閘流射電管（thyratron radio tube）。激光技術廣泛應用氦族氣體，氖-氦連續激光器廣泛應用于功率僅為零點幾瓦的光學應用中。
 
二、氖的低溫工程應用
 
眾所周知，氦的液體溫度范圍為2×10-3—5.20K，氫的液體溫度范圍為14.2—33.0K，氖的液體溫度范圍為24.5—44.40K。由于氖具有化學惰性，且蒸發潛熱大（按同體積液體計，液氖制冷能為液氫的2.7倍），因此，在25-40K內，經常用氖代替氫作為實驗的安全冷卻劑。在液氖上部抽出蒸氣，很容易使液體氖變為固體氖，因為氖的三相點溫度只比它的標準沸點低約2.5K，在把氖作為制冷劑應用時，利用固體氖的熔化潛熱可使氖的有效產冷量增加20%。為了能夠把大空間快速抽成真空狀態，經常使用液氦低溫泵，若真空要求不高，也可以采用液氖低溫泵。用氖做介質制成的封閉循環式微型制冷機，可被用于導彈的紅外檢測器。在高能粒子檢測和研究用的氣泡室中經常使用液氖。在美國，氖主要用于氣泡室，且一次性需求量很大。此外，液體氖還被用于對自由基的研究。隨著科學技術的不斷發展，液體氖作為25-40K的低溫冷卻劑將日益受到重視。
 
此外，由于很多電子器件中的熱噪聲在低溫下都會減少，因此，許多無線電、紅外線和其他輻射檢測儀器可以使用氖循環制冷卻以增加它們的靈敏度。