冷冻电子断层扫描广泛应用于生命基本过程的研究，可以高分辨率地解析细胞内各种超微结构，如细胞器、细胞膜和蛋白质复合物等，有助于深入理解细胞的结构和功能。该技术在研究病原体（病毒和细菌等）的结构与生命周期中的作用机制方面具有重要作用，有助于揭示疾病的发生机制和传播途径，为药物发现和治疗提供依据。冷冻电子断层扫描可以在近自然状态下呈现蛋白质、复合物和配体的结构，为基于结构的抗体药、酶和小分子药物的设计、优化和筛选提供重要信息，促进药物研发。