メスバウアーの発見は、これまで知られていたどのものよりも周波数がより正確に定義できる電磁波（ガンマ線）を利用可能にし、原子核とその環境の相互作用を測定する新しい技術を提供したため、広範囲に影響を及ぼしました。 メスバウアー効果は科学の多くの分野で応用されている。 相対性理論では、ガンマ線のエネルギーを高精度で測定できるため、重力赤方偏移を直接証明することができた。 これは、地球の重力場の中を2,260センチメートル垂直方向に移動したときに生じるガンマ線のエネルギー変化を補正するのに必要なドップラーシフトを測定することによって達成された。 測定された変化は1015分の2.5（ドップラー速度は毎時2.7ミリ）であり、理論的な予測とほぼ一致するものであった。 つまり、エネルギーEを持つ光子は、あたかもE/c2（cは光速）の質量を持つかのように振る舞うことが明らかになったのである。 関連する実験では、無反動ガンマ線のエネルギーが線源の温度の上昇に伴って減少することが発見された。 この熱赤方偏移は、いくつかの方法で解釈することができます。 固体中の原子の平均二乗速度、すなわち熱運動から生じる2次の相対論的ドップラー効果として見ることができるかもしれない。 一方、相対論的時間拡張の直接的な証明と見ることもできる。すなわち、動いている座標系、ここでは原子の時計が、静止した観測者から見たときに遅くなることである。 メスバウアー効果による熱赤方偏移は、相対性理論の有名な双子のパラドックスを実験的に直接解決するもので、宇宙旅行者が地球に帰ってきたとき、家にいる双子よりも若くなっていることを示すと主張されてきた。 メスバウアー効果により、崩壊する核準位の幅に対応するガンマ線の線幅を直接測定することができるようになった。 結果は測定された崩壊時間とほぼ一致し、無反動ガンマ線の幅が実際には崩壊する状態の寿命によって全て決定されることが示された。 核電荷と電子電荷の静電相互作用による核ガンマ線のエネルギー変化であるアイソマーシフトは、原子核が励起状態に引き上げられたときの核電荷半径の変化の測定値を提供するものである。 対称性の低い結晶中の電場勾配や強磁性体の磁場による核準位の超微細成分への分割は、核の電気四重極モーメントや磁気双極子モーメントの測定を可能にする。 メスバウアースペクトルでは、異性体シフトと超微細構造分裂の両方が容易に分解される。 メスバウアー共鳴のエネルギー幅から、ガンマ線の放出・吸収過程に関与する励起状態の幅を直接測定することができる。
固体物理学への応用は、格子力学と超微細相互作用に大別されるが、他の分野でも貢献があった。 ガンマ線放出過程が無反動である確率は、ガンマ線の波長と比較した熱振動の振幅に依存する。 共鳴吸収される能力によって決まる無反動である放出事象の割合を測定すると、固体中の熱運動の二乗平均振幅が得られます。 単結晶を用いると、特定の結晶方向における熱運動の振幅を測定することができ、格子力学モデルを厳密に検証することができる。
磁気超微細相互作用は磁気秩序物質、すなわち強磁性体、フェリ磁性体、反強磁性体の研究に特に有用である。 超微細相互作用は磁性イオンの格子の磁化を間接的に測定するもので、磁気相互作用の詳細やその温度依存性を明らかにするのに使われてきた。
化学分野での応用は主に異性体シフトと四重極分裂に基づいている。 前者は原子核のs電子の電荷密度を測定し、化学結合の性質、例えば原子価や共有結合の情報を与える。 後者は構造環境の対称性と、メスバウアー核を含む原子の外側の電子の波動関数に敏感である。 この技術は、ヘムタンパク質を含むスズと鉄の有機金属化合物、鉄、スズ、ヨウ素、希土類などの無機化合物、クラスレート、触媒、希薄メスバウアー同位体を含むガラスなどの研究に応用されている
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