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气体检测技术最早应用于环境中有害、易燃等气体成分的检出及浓度检测，多应用于空气污染防治和工业、矿业及能源产业。近年来，在相关技术、理论快速发展的同时，气体检测技术的应用范围也有了很大的拓展。尤其是基于仿生学原理的电子鼻技术出现以后，气体检测技术的应用范围已经涵盖了采矿、能源、环境、国防、安保、农副产品质检、航空航天、医疗卫生等诸多领域。
改革开放以来我国进入了长期的高速发展阶段，随着经济的腾飞，石油、煤炭、冶金、化工等传统工业增长迅速，高速的工业化进程和城镇化建设促使人民生活水平快速提高。人们在享受现代化便利的同时却也正在面对前所未有的环境污染问题。目前所出现的各种污染问题中空气污染具有爆发突然、传播迅速、扩散范围大、难以控制、不易清除等特点，对人们的生产、生活影响巨大。影响空气质量的污染物有很多，目前主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳以及铅、汞等重金属。
根据污染发生的场所和影响范围可以将其分为大气污染和室内污染两类，这种区分方法能够有针对性地选择采样、检测的手段并采取相应的处理方法。大气污染物来源广泛，主要由能源、煤炭石油精炼、水泥生产、钢铁生产、汽车尾气排放等活动产生，而秸秆焚烧、火灾、爆炸以及存储泄漏都会造成突发性的污染事件。大气污染的危害在于一旦受到阳光照射、发生光化反应就可能产生更危险的光化污染物，而且污染气团形成后几乎无法人工干预，只能等自然风吹散。因此对于大气污染最好的应对办法是从源头防治，以及在污染形成后进行准确的灾情预测，为人们规避污染提供参考，从这两点出发运用气体检测技术可以在大气污染防治方面取得很好的效果。
从源头防治的角度出发，即在易产生污染物的工厂、油田、城市主要交通枢纽设置固定的气体检测设备实时监测有害气体，一旦发现泄漏或者汽车尾气浓度突然飙升则可以在形成严重污染前及时处理。这类对已知潜在污染源的监控一般能够预判污染气体的种类，因此可以有针对性地挑选传感器或检测方法，降低监测难度和成本。从灾情预测的角度看，由于大气污染的影响范围较大因此较容易发现，检测污染物气团的手段有很多，例如空气质量检测站、大范围分布式传感器网络、流动空气检测车，甚至卫星遥感、卫星图像都可以用来观测污染情况，结合气象数据通过计算机建模可以模拟出污染物未来的扩散方向以及持续时间。同时，通过多点监测采用适合的气体源定位技术，也可以逆向推算出污染源位置，从而实现灾害防治。
人们日常生活中常见的室内空气污染的主要来源是装修涂料以及家具的油漆和胶黏剂，其主要有害成分是甲醛、苯、苯酚、氨气等，还有在取暖、下厨时由于燃烧不完全产生的一氧化碳、甲烷等有害气体。针对这些室内污染物的气体检测通常采用固定式警报器或者手持检测仪器等基于气敏传感器的现场检测、监测设备，这些设备通常是嵌入式技术与气敏传感器、气敏传感器阵列相结合的产品。除了日常生活以外，室内空气检测技术还用于潜艇、民航甚至国际空间站的空气质量监测。美国国家航空航天局研制的电子鼻能够检测出多种有毒有害的有机、无机气体以及空气中的重金属污染物。由于这些密闭环境不能与外界进行空气交换，因此通常通过信号连接让气体检测设备参与空气净化器的自动控制。
气体检测技术的不断进步促使其应用领域在近年来得到了极大的拓展，现在该技术已经从传统的环境气体检测、监测发展到了产品质检及医疗卫生领域。目前，基于气敏传感器交叉敏感作用的电子鼻技术已经在农业生产、农副产品加工以及精细化工等领域得到极大的关注。利用该技术可以无损检测肉、蛋、奶、水产等农副产品是否新鲜，评价农田果园的蔬菜水果是否成熟适合采摘，或者对烟、酒、香水、茶叶等产品的品相做出评价，目前国外已经出现了能够实际应用与产品质检的商业化电子鼻产品。
根据气味检测人体疾病其实并不是一个新的创意，中医很早就建立了通过患者口气、体嗅、排泄物气味等信息诊断消化系统、循环系统疾病的系统理论；藏医也有通过晨尿气味为患者诊断的记载。但受制于技术手段的发展和人体呼气成分的复杂性，根据呼气成分进行诊断的研究以及真正能够通过呼气采样检测诊断疾病的现代化检测设备和实验方法是在近些年才快速出现的。目前出现了很多利用呼气实现疾病诊断的文献和案例，例如通过呼气成分检测对肺炎、肾脏疾病、肺癌以及消化道炎症等疾病的实验研究。而通过碳-13呼气检测法排查幽门螺旋杆菌在我国已经成为许多医院的正规体检项目，通过这种呼气检测法可以进一步对胃炎、胃癌进行预诊断。
气体源定位技术是指在风场环境中通过收集目标气体浓度信息并加以分析利用，对气体泄漏源进行定位的技术。利用这一技术可以快速、精准地对气体源进行定位从而有效确定灾源位置，减少灾害损失。气体源定位技术还可以广泛应用于遇难人员搜救、毒品及爆炸物搜寻等领域。
和电子鼻一样，气体源定位技术的灵感最早来自仿生学。自然界中许多动物能够通过追踪气味源来进行觅食、寻偶及规避天敌等活动，受到这一现象的启发，20世纪 90年代以来，人们开始研制能够模仿生物嗅觉实现气体源定位的主动嗅觉机器人。主动嗅觉机器人依据仿生学原理将移动机器人技术与现代气体检测技术相结合，通过主动搜寻实现气体源定位。移动机器人依靠自身电子鼻对运动轨迹上的多点气体浓度进行检测，从而决定未来的运动方向直至找到气体源。该方法需要移动机器人进行主动搜寻，因此称为“主动嗅觉法”。
主动嗅觉法不需要依靠精确的气体扩散模型，受湍流影响较小、能够在高速风场中实现对气味的搜索与跟踪，但该方法难以对瞬时气体源进行定位，实际定位效果在很大程度上受到地面障碍、裂隙和机器人自身移动条件的限制。因此，在主动嗅觉不断发展的同时许多科研人员开始从事静态气体源定位方法的研究。现有的静态气体源定位主要依靠能够进行大范围分布式气体浓度采样的气体检测网络得到区域中的目标气体浓度分布信息，然后结合气体扩散模型和环境参数逆向推算污染源头。这一方法对气体检测设备的要求并不高，但对网络布局、信息汇总准确性及速度和扩散模型的完备性有很高的要求。