超快激光主要以飛秒激光作為研究與應用的，作為一種科學研究工具與手段，飛秒激光的應用可以大體上概括為三大主要方面，即
飛秒激光在超快領域內的應用、在領域內的應用和在超微細精密加工中的應用。
（1）超快現象是指發生在物質微觀體系中快速變化的物理、化學或生物過程。飛秒激光在超快現象研究領域中所起到的是一種快速過程診斷的作用。飛秒激光尤如一個極為精細的時鐘和一架超高速的“相機”，可以將自然界中特別是原子、分子水平上的一些快速過程分析并記錄下來。在這一領域，飛秒激光為我們開了一扇新的大門，讓我們得以窺見更加細微的自然世界。
（2）飛秒激光在領域中的應用（又稱為強場物理）歸因于具有一定能量的飛秒脈沖的峰值功率和光強可以非常之高。這樣的強光所對應的電磁場會遠大于原子中的庫侖場，從而很容易地將原子中的電子統統剝落出去。因此，飛秒激光是研究原子，分子體系高階非線性、多光子過程的重要工具。與飛秒激光相應的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飛秒強光可以用來產生相干X射線和其它極短波長的光，可以用于受控核聚變的研究。
（3）隨著集成電路規模的日益增大，電子元器件在尺寸上變得越來越小，這方面的需求為超微細加工技術提供發揮空間。飛秒激光用于超微細加工是飛秒激光用于超快現象研究和現象研究之外的又一個飛秒激光技術的重要的應用研究領域。這一應用是近幾年順應市場需求而開始逐步發展起來的，目前已經取得了不少重要的進展。
