地理信息系统具有综合的性质，使其在许多方面得到广泛的应用。例如信息的查询与检索、空间数据的统计分析、区域地理综合研究与评价、环境动态监测与预报，以及区域的开发、管理、规划与决策。所有这些应用要通过系统所具有的多目标的数据库、分析软件和应用模型来实现。但是，地理信息系统在每个领域的应用是与地理信息系统本身的特点有关的。在地理信息系统工具支持下，研制和建立应用系统通常有三种方式：第一，单纯地应用地理信息系统工具，进行地理信息输入、管理和输出，并在用户工具系统支持下完成应用任务；第二，在地理信息系统工具的基础上进行扩充和开发，通过地理信息系统工具提供的系统模型输入输出函数和功能调用函数，结合自行设计的专题分析模型开发应用程序，通过程序入口与地理信息系统工具结合为应用系统；第三，将地理信息系统工具软件作为原功能重新组织，在充分了解数据结构的基础上，开发由底层到高层的应用系统，设计实用的应用界面，形成高水平的GIS应用系统。第三种方式比较适合应用于生产部门和管理部门，第一、第二种方式则常为教学和科研部门所采用。分布式微机地理信息系统的应用，也在逐步完善之中。
为了了解以计算机为中心的地理信息系统技术如何在有关领域加以应用，下面列举一些具体应用实例，既提供地理信息系统应用的一些数学模型，也展示一下地理信息系统技术与某些产品类型相结合的应用前景与潜力。在地理信息系统教学中，可根据教学对象的要求和课时安排，选择部分内容进行讲授。