L’effet Doppler est utile dans de nombreuses applications. Il l'est dans des domaines où la mesure de la vitesse de déplacement d’un milieu ou d’un mobile est requise, comme, par exemple, en tant que système de navigation par satellite.
Son principe de base correspond au décalage de fréquence d’une onde, que celle-ci soit acoustique, électromagnétique, mécanique ou d'une autre nature. Elle est observée par comparaison entre les mesures à l'émission et à la réception. L'effet tient également compte de la distance entre l'émetteur et le récepteur qui varie au cours du temps.
Son. Source sonore en mouvement se traduisant par un changement de la couleur du son, comme le passage d'un véhicule qui arrive vers vous et qui disparaît au loin. Le son diffère quand l'objet mobile se rapproche du récepteur et qu'il s'en éloigné par la suite. Le son passera alors d'un son aigu à un son plus grave.
Il faut ajouter à cette constatation, que la variation de la hauteur sonore est due à la position de l'observateur par rapport à la trajectoire du mobile. Néanmoins, si l'observateur est exactement sur la trajectoire et va à la même vitesse et dans le même sens que l'émetteur, il n'existera point de modulation.
Médecine. Examen utilisé lors d'examen sanguin. L'effet Doppler provoque la modification de la fréquence d'ondes lorsque la source de ces ondes et l'observateur sont en mouvement relatif. Cette exploration permet notamment de déceler des anomalies dans la circulation sanguine.
Astronomie. L'effet doppler permet de déterminer directement la vitesse d’approche ou d’éloignement des objets célestes, comme les étoiles ou les nuages de gaz interstellaire. Les mesures de vitesse les concernant permettent de préciser les mouvements de matière à l’intérieur de la Voie lactée et d’en déterminer la structure spirale.
Radar Doppler. Selon son principe de fonctionnement qui repose sur le retour d'ondes vis-à-vis d'un obstacle, un effet Doppler est créé quand la cible se déplace. Cela permet de déduire la vitesse radiale du déplacement de l'objet. Dans ce contexte, il existe différentes applications qui vont du radar météorologique, pour mesurer la vitesse de chute et de déplacement horizontal des précipitations, au radar de contrôle routier, jusqu'au modèle de mesure balistique afin de mesurer précisément la vitesse d'impact d'une balle ou d'un missile, par exemple.