离子交换树脂为纯化，分离和净化含离子物质的溶液提供了一种方便且低成本的选择。除低成本外，离子交换过程本质上是可逆的，并且离子交换树脂可以通过简单地用含有过量置换离子的溶液进行处理而再生。
典型的实验室应用包括有机酸和生物分子（如肽和蛋白质）的分离。但是，有许多工业应用，包括水处理，冶金工业，制药，食品和饮料，核工业和半导体工业中的净化工艺。
1、硬水软化
水处理是离子交换树脂的最普遍应用。硬水包含过量的钙盐和镁盐，并且在活性位点处包含钠离子的树脂用于替代此类钙和镁离子。软化后，树脂通过富含钠离子的溶液（例如氯化钠）再生。钠离子返回到树脂上的活性部位，可重新用于进一步软化。
2、水质净化
在此过程中，离子交换树脂用于从溶液中去除有毒的重金属，例如铅和镉。具有间歇再生周期的混合床树脂可用于阳离子和阴离子杂质的脱矿物质。
3、电子行业
半导体、电子工业用离子交换树脂生产需要用到的高纯水。
4、金属提炼
离子交换剂通常用于从from中提纯铀等元素。多年来，通常使用离子交换技术，但溶剂萃取在镧系元素和act系元素的分离中也做出了重要贡献。离子交换在核燃料处理和放射性废料的后处理中也发现了重要的应用。
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离出来、萃取、纯化铀及获取稀土元素和贵重金属。
5、医疗制药领域
离子交换树脂用于从发酵液中纯化抗生素，作为制剂中的赋形剂，用于控制活性成分的释放和掩盖某些药物化合物的有害味道和气味。
制药业工业离子交换树脂对发展全新的抗菌药及对原来抗菌药的质量改进具有重要作用。链霉素的开发设计成功就是突出的事例。近年来还要中药材抽成等方面有所研究。
6、食品产业
离子交换树脂可用于制糖、鸡精、酒的特制、生物制品等工业设备上。比如：高果糖浆的制造是由苞米中萃取出淀粉后，再经水解反应，产生果糖与葡萄糖，然后经离子交换法处理，可以转化成高果糖浆。离子交换树脂在食品产业中的使用量位居污水处理之后的位置。
7、果汁和饮料
离子交换树脂在水果和饮料工业中发现了许多应用，可以通过去除不良成分来改善口感和风味。常见的应用包括去除痕量金属，不良的味道和气味，脱色和用于果汁和饮料生产中的水的初级处理。
8、污水处理
污水处理行业离子交换树脂的需求数量很大，约占离子交换树脂生产量的90%，用于水里的各种阴阳离子的除去除。目前，离子交换树脂的最大使用量是用在火电站的纯净水处理上，其次是原子能、半导体材料、电子工业等
。
9、生成化学和原油化工
在有机化学中常用酸和碱作金属催化剂进行酯化反应、水解反应、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂替代强氧化剂、碱，同样可进行上述反应，且优势更多。如树脂可不断使用，产品容易分离出来，管式反应器不会被浸蚀，不会对环境产生污染，反应容易控制等优势。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制取，就是用大板孔离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与乙醇反应而成，替代了原来的可对环境造成污染的四乙基铅。
10、生态环境保护
离子交换树脂已应用在很多非常受关注的生态环境保护问题上。目前，很多溶液或非溶液中带有有毒正离子或非正离子物质，这些能用树脂进行回收使用。如除去电镀工艺废水中的金属正离子，收购电影制片废水里的有效物质等。
11、合成化学和石油化学工业
离子交换树脂代替无机酸、碱，可以用作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。
离子交换树脂的应用范围很广泛，其实树脂只是一个产品，其所具备一些功能和用途，但是具体的使用场景，基本都是客户根据自己的需求来选择树脂，所以离子交换树脂的作用非常广泛。
