尽管信号检测与估计理论最早由雷达、通信、声呐等领域产生并发展起来的，但它已成为许多学科的理论基础，不仅在自动控制、模式识别、系统识辨、图像处理、语音识别中广泛应用，而且在地震、天文、生物医学工程、化学、物理等学科也得到应用。

在石油和天然气勘探中，常用爆破法产生地震波，通过接收这种地震波并加以处理，来获取地层所含石油和天然气的信息。这种通过爆破法获取地震波并进行分析的系统实际是以地层为信道的信息传输系统。应用信号检测与估计理论，可以研究出一套信息提取和分析方法。

监测地震波在大地中传播是一个信息传输系统。地震波在传输过程中，会受到各种干扰，这就需要寻求有效方法，尽量减小干扰的影响，以便从记录下来的地震信号中预测地震的位置和震级。(www.daowen.com)

人的感官是一个信息处理系统，需要处理极其微弱信号，通常把刺激变量看作信号，把刺激中的随机物理变化或感官信息处理中的随机变化看作噪声。感官对刺激的分辨问题可等效为一个在噪声中检测信号的问题。因此，在生物物理中，信号检测与估计理论加深了人们对感官系统的认识和理解。只要知道了人的感官噪声的统计特性，便可应用信号检测与估计理论中有关结果。

在天文学中，利用接收到的天体辐射电磁波，分析射电现象，研究太阳、月亮、各行星等天体内部物理、化学性质，从而形成了一个信息传输系统。由于天体离地面很遥远，因此接收到的信号极其微弱，需要应用信号检测与估计理论。