De ontdekking van Mössbauer heeft verstrekkende gevolgen gehad omdat daardoor elektromagnetische straling (gammastralen) beschikbaar is gekomen waarvan de frequentie nauwkeuriger is bepaald dan van enige andere straling die tot nu toe bekend is, en omdat daardoor een nieuwe techniek beschikbaar is gekomen voor het meten van de wisselwerking tussen kernen en hun omgeving. Een energieresolutie beter dan één deel op 1012 is bereikt met recoilvrije gammastralen.
Het Mössbauer effect heeft toepassing gevonden op vele gebieden van de wetenschap. In relativiteitsstudies heeft de hoge precisie waarmee de energie van de gammastraal kan worden gemeten een directe demonstratie mogelijk gemaakt van de gravitationele roodverschuiving; d.w.z. de verandering in de energie van een kwantum van elektromagnetische straling als het zich door een gravitatieveld beweegt. Dit werd bereikt door de Doppler-verschuiving te meten die nodig is om de verandering in de energie van de gammastraal te compenseren die het gevolg is van een verandering in verticale positie van 2.260 centimeter door het zwaartekrachtsveld van de aarde. De gemeten verandering bedroeg 2,5 delen op 1015 (een Doppler-snelheid van 2,7 millimeter per uur) en kwam goed overeen met de theoretische voorspellingen. Dat wil zeggen dat een foton met energie E zich gedraagt alsof het een massa heeft van E/c2, waarbij c de lichtsnelheid is. In een verwant experiment werd ontdekt dat de energie van de terugspringende gammastraal afneemt met toenemende temperatuur van de bron. Deze thermische roodverschuiving kan op een aantal manieren worden geïnterpreteerd. Het kan worden gezien als een tweede-orde relativistisch Doppler-effect dat het gevolg is van de gemiddelde kwadratische snelheid van de atomen in de vaste stof; d.w.z. de thermische beweging. Anderzijds kan het worden gezien als een directe demonstratie van de relativistische tijddilatatie; d.w.z. de vertraging van de klok in een bewegend coördinatenstelsel, hier het atoom, wanneer dit wordt bekeken door een stilstaande waarnemer. Er is betoogd dat het Mössbauer effect van thermische roodverschuiving een directe experimentele oplossing biedt voor de beroemde tweelingparadox van de relativiteit door aan te tonen dat een ruimtereiziger bij terugkeer op aarde jonger zal zijn dan zijn thuisblijvende tweelingbroer.
Toepassingen in de kernfysica zijn velerlei. Het Mössbauer-effect maakt de directe meting mogelijk van de breedte van een gamma-lijn, die overeenkomt met de breedte van het vervallende nucleaire niveau. De resultaten komen goed overeen met de gemeten vervaltijd, hetgeen erop wijst dat de breedte van de terugspoelingsvrije gammastralen in feite volledig wordt bepaald door de levensduur van de vervallende toestand. De isomeerverschuiving, de verandering in de energie van een nucleaire gammastraal als gevolg van de elektrostatische interactie tussen nucleaire en elektronische lading, geeft een meting van de verandering in de radius van de nucleaire lading wanneer de kern in een aangeslagen toestand wordt gebracht. De splitsing van nucleaire niveaus in hyperfijne componenten door elektrische veldgradiënten in kristallen met lage symmetrie of door magnetische velden in ferromagneten maakt de meting mogelijk van nucleaire elektrische quadrupool- en magnetische dipoolmomenten. Zowel isomeerverschuivingen als splitsingen van de hyperfijnstructuur zijn gemakkelijk op te lossen in Mössbauer-spectra. De energiebreedte van een Mössbauer-resonantie geeft een directe meting van de breedte van de aangeslagen toestand die betrokken is bij het emissie- en absorptieproces van gammastralen. Uit de breedte kan de levensduur van de aangeslagen toestand rechtstreeks worden verkregen.
Toepassingen in de fysica van vaste stoffen vallen in het algemeen in de categorieën roosterdynamica en hyperfijne interacties, hoewel ook op andere gebieden bijdragen zijn geleverd. De waarschijnlijkheid dat een emissieproces van gammastralen vrij van terugslag zal zijn, hangt af van de amplitude van de thermische trillingen in vergelijking met de golflengte van de gammastraal. Een meting van de fractie van emissiegebeurtenissen die terugslagvrij zijn, zoals bepaald door hun vermogen om resonant te worden geabsorbeerd, levert de gemiddelde kwadratische amplitude van de thermische beweging in de vaste stof. Bij gebruik van enkele kristallen kan de amplitude van de beweging in specifieke kristallografische richtingen worden gemeten, waardoor een strenge test van de dynamische modellen van het rooster mogelijk wordt. De hierboven genoemde thermische roodverschuiving geeft bovendien de gemiddelde kwadratische thermische snelheid.
Magnetische hyperfijninteracties zijn bijzonder nuttig gebleken bij de studie van magnetisch geordende materialen; d.w.z. ferromagneten, ferrimagneten, en antiferromagneten. De hyperfijninteractie geeft een indirecte maat voor de magnetisatie van het rooster van magnetische ionen en is gebruikt om de details van magnetische interacties en hun temperatuurafhankelijkheid op te helderen.
Toepassingen in de chemie zijn grotendeels gebaseerd op de isomeerverschuiving en de quadrupoolsplitsing. De eerste meet de s-elektron ladingsdichtheid in de kern en geeft informatie over de aard van chemische bindingen; b.v. valentie en covalentie. De laatste is gevoelig voor zowel de symmetrie van de structurele omgeving als voor de golffunctie van de buitenste elektronen van het atoom dat de Mössbauer-kern bevat. De techniek is toegepast op de studie van metaal-organische verbindingen van tin en ijzer, met inbegrip van hemoproteïnen; op anorganische verbindingen van ijzer, tin, jodium, en de zeldzame aarden; alsmede op clathraten, katalysatoren, en glazen die verdunde Mössbauer isotopen bevatten.