Mössbauerův objev měl dalekosáhlé důsledky, protože zpřístupnil elektromagnetické záření (záření gama), jehož frekvence je přesněji definovaná než u jakéhokoli jiného dosud známého záření, a poskytl novou techniku měření interakce jader s jejich okolím. U paprsků gama bez zpětného rázu bylo dosaženo rozlišení energie lepší než jedna část z 1012.
Mössbauerův jev našel uplatnění v mnoha oblastech vědy. Ve studiu relativity umožnila vysoká přesnost, s níž lze měřit energii záření gama, přímý důkaz gravitačního rudého posuvu; tj. změny energie kvanta elektromagnetického záření při jeho pohybu gravitačním polem. Toho bylo dosaženo měřením Dopplerova posunu potřebného ke kompenzaci změny energie záření gama v důsledku změny vertikální polohy o 2 260 cm v gravitačním poli Země. Naměřená změna činila 2,5 dílu z 1015 (Dopplerova rychlost 2,7 milimetru za hodinu) a byla v těsném souladu s teoretickými předpověďmi. To znamená, že bylo zjištěno, že foton o energii E se chová, jako by měl hmotnost E/c2, kde c je rychlost světla. V souvisejícím experimentu bylo zjištěno, že energie bezodrazového záření gama klesá s rostoucí teplotou zdroje. Tento tepelný červený posuv lze interpretovat několika způsoby. Lze na něj pohlížet jako na relativistický Dopplerův jev druhého řádu, který je důsledkem střední kvadratické rychlosti atomů v pevném tělese, tj. tepelného pohybu. Na druhou stranu jej lze považovat za přímý projev relativistické dilatace času; tj. zpomalení hodin v pohybující se souřadnicové soustavě, zde atomu, při pohledu nehybného pozorovatele. Tvrdí se, že Mössbauerův efekt tepelného červeného posuvu poskytuje přímé experimentální řešení slavného paradoxu dvojčat z teorie relativity tím, že ukazuje, že vesmírný cestovatel bude po návratu na Zemi mladší než jeho dvojče, které zůstalo doma.
Aplikace v jaderné fyzice jsou rozmanité. Mössbauerův jev umožňuje přímé měření šířky čáry záření gama, která odpovídá šířce rozpadající se jaderné hladiny. Výsledky jsou v těsném souladu s naměřenou dobou rozpadu, což naznačuje, že šířka bezodrazového záření gama je ve skutečnosti zcela určena dobou života rozpadajícího se stavu. Izomerní posun, změna energie jaderného záření gama v důsledku elektrostatické interakce mezi jaderným a elektronickým nábojem, poskytuje měření změny poloměru jaderného náboje při přechodu jádra do excitovaného stavu. Rozdělení jaderných hladin na hyperjemné složky gradientem elektrického pole v krystalech s nízkou symetrií nebo magnetickým polem ve feromagnetikách umožňuje měření jaderných elektrických kvadrupólových a magnetických dipólových momentů. V Mössbauerových spektrech lze snadno rozlišit jak posuny izomerů, tak rozdělení hyperjemné struktury. Energetická šířka Mössbauerovy rezonance umožňuje přímé měření šířky excitovaného stavu, který se účastní procesu emise a absorpce záření gama. Z šířky lze přímo získat dobu života excitovaného stavu.
Použití ve fyzice pevných látek spadá obecně do kategorií dynamiky mřížky a hyperjemných interakcí, ačkoli byly zaznamenány příspěvky i v jiných oblastech. Pravděpodobnost, že proces emise záření gama bude bez zpětného rázu, závisí na amplitudě tepelných vibrací v porovnání s vlnovou délkou záření gama. Měření podílu emisních událostí, které jsou bez zpětného rázu, jak je určeno jejich schopností být rezonančně absorbovány, poskytuje střední kvadratickou amplitudu tepelného pohybu v pevném tělese. Pomocí monokrystalů lze amplitudu pohybu měřit ve specifických krystalografických směrech, což poskytuje přísný test mřížkových dynamických modelů. Výše zmíněný tepelný červený posuv navíc poskytuje střední kvadratickou tepelnou rychlost.
Magnetické hyperjemné interakce jsou zvláště užitečné při studiu magneticky uspořádaných materiálů; tj. feromagnetů, ferimagnetů a antiferomagnetů. Hyperjemná interakce poskytuje nepřímou míru magnetizace mřížky magnetických iontů a byla použita k objasnění detailů magnetických interakcí i jejich teplotní závislosti.
Použití v chemii je založeno především na izomerním posunu a kvadrupólovém štěpení. První z nich měří hustotu náboje s-elektronů v jádře a poskytuje informace o charakteru chemických vazeb; např. valenci a kovalenci. Druhá metoda je citlivá jak na symetrii strukturního prostředí, tak na vlnovou funkci vnějších elektronů atomu obsahujícího Mössbauerovo jádro. Technika byla použita ke studiu kovově-organických sloučenin cínu a železa, včetně hemoproteinů, anorganických sloučenin železa, cínu, jódu a vzácných zemin, jakož i klatrátů, katalyzátorů a skel obsahujících zředěné Mössbauerovy izotopy.
.