频谱分析仪在射频领域应用非常广泛。频谱仪最基本的作用就是发现和测量信号的幅度。频谱仪可以以图示化的方式显示设定频率范围内的射频信号，信号越强，频谱仪显示的幅度也越大。通过这种特性，频谱仪被用来搜索和发现一定频段内的射频信号，广泛应用在监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域。频谱仪可以测量射频信号的多种特征参数，包括频率、选频功率、带宽、邻道功率、调制波形、场强等。在射频信号的频率测量方面，虽然频率计是专业的设备，但遇到时分多址的信号(GSM移动电话、IDEN、TETRA的信号)、跳频的信号、宽带的信号，普通频率计无法准确计数，功率计无法及时测量，而频谱仪由于基于高速的信号捕捉，则可以有机会测量这些信号。针对这些常见的不稳定信号，很多中高档频谱仪还在测量软件上做了优化，提供专用的自动测量工具。
由于频谱仪具有图示化射频信号的能力，频谱图可以帮助我们了解信号的特性和类型，有助于最终了解信号的调制方式和发射机的类型。在军事领域，频谱仪在电子对抗和频谱监测中被广泛应用，不同类型的雷达信号、通信电台信号、应答机信号、“敌我”识别器信号都有各自不同特征的频谱图。在民用无线电管理领域，通过频谱图，我们可以及时发现非法使用的频率，这比传统扫描监听的效率要高得多。在不明干扰源的定位中，频谱图有助于判断干扰信号的类型，并推断出产生干扰信号的可能设备，以缩小排查范围。频谱仪还是一部很好的场强仪，具有比较大的动态，一些具有自动测量功能的频谱仪可以方便地读出目标信号的场强数值，同时可以显示目标频率周边的情况。实际应用中，有很多手持频谱仪就替代了场强仪。
有的频谱仪内置跟踪信号源，或者支持外接跟踪信号源，频谱仪与跟踪信号源配合使用，可以显示双端口网络的频幅特性，扩展了频谱仪的用途。该功能类似扫频仪和标量网络分析仪的主要功能，比普通老式扫频仪的精度要高得多，可以应用于滤波器的调校。如果频谱仪与跟踪源配合驻波电桥，还能直接图示化显示天线的匹配情况，具有天线分析仪的部分功能。
