Odkrycie Mössbauera miało daleko idące konsekwencje, ponieważ udostępniło promieniowanie elektromagnetyczne (promienie gamma), którego częstotliwość jest dokładniej określona niż jakiekolwiek inne znane do tej pory i dostarczyło nową technikę pomiaru oddziaływania jąder z ich otoczeniem. Rozdzielczość energetyczna lepsza niż jedna część na 1012 została osiągnięta dzięki bezodrzutowym promieniom gamma.
Efekt Mössbauera znalazł zastosowanie w wielu dziedzinach nauki. W badaniach względności wysoka precyzja, z jaką można zmierzyć energię promieniowania gamma, umożliwiła bezpośrednią demonstrację grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni; tj. zmiany energii kwantu promieniowania elektromagnetycznego podczas jego ruchu w polu grawitacyjnym. Dokonano tego poprzez pomiar przesunięcia dopplerowskiego potrzebnego do skompensowania zmiany energii promieniowania gamma wynikającej ze zmiany pionowej pozycji o 2260 centymetrów w ziemskim polu grawitacyjnym. Zmierzona zmiana wynosiła 2,5 części na 1015 (prędkość Dopplera 2,7 milimetra na godzinę) i była w ścisłej zgodności z przewidywaniami teoretycznymi. To znaczy, okazało się, że foton o energii E zachowuje się tak, jakby miał masę E/c2, gdzie c jest prędkością światła. W powiązanym eksperymencie stwierdzono, że energia pozbawionego odrzutu promienia gamma maleje wraz ze wzrostem temperatury źródła. To termiczne przesunięcie ku czerwieni może być interpretowane na wiele sposobów. Może być postrzegane jako relatywistyczny efekt Dopplera drugiego rzędu wynikający z prędkości średniokwadratowej atomów w ciele stałym, tj. ruchu termicznego. Z drugiej strony, może być postrzegany jako bezpośrednia demonstracja relatywistycznej dylatacji czasu; tj. spowolnienia zegara w ruchomym układzie współrzędnych, tutaj atomu, widzianego przez nieruchomego obserwatora. Argumentowano, że efekt Mössbauera termiczne przesunięcie ku czerwieni zapewnia bezpośrednie eksperymentalne rozwiązanie słynnego bliźniaczego paradoksu względności, pokazując, że podróżujący w przestrzeni kosmicznej będzie młodszy po powrocie na Ziemię niż jego bliźniak stay-at-home.
Zastosowania w fizyce jądrowej są wielorakie. Efekt Mössbauera pozwala na bezpośredni pomiar szerokości linii promieniowania gamma, która odpowiada szerokości rozpadającego się poziomu jądrowego. Wyniki są w ścisłej zgodności z mierzonym czasem rozpadu, co wskazuje, że szerokość bezodrzutowych promieni gamma jest w rzeczywistości całkowicie zdeterminowana przez czas życia rozpadającego się stanu. Przesunięcie izomeryczne, zmiana energii jądrowego promienia gamma spowodowana elektrostatycznym oddziaływaniem pomiędzy ładunkiem jądrowym i elektronowym, pozwala zmierzyć zmianę promienia ładunku jądrowego, gdy jądro jest podniesione do stanu wzbudzonego. Podział poziomów jądrowych na składowe nadsubtelne przez gradienty pola elektrycznego w kryształach o niskiej symetrii lub przez pola magnetyczne w ferromagnetykach umożliwia pomiar jądrowych elektrycznych momentów kwadrupolowych i magnetycznych momentów dipolowych. Zarówno przesunięcia izomerów jak i podziały struktury nadsubtelnej są łatwo rozdzielane w widmach Mössbauera. Szerokość energetyczna rezonansu Mössbauera pozwala na bezpośredni pomiar szerokości stanu wzbudzonego uczestniczącego w procesie emisji i absorpcji promieniowania gamma. Na podstawie szerokości można bezpośrednio uzyskać czas życia stanu wzbudzonego.
Zastosowania w fizyce ciała stałego mieszczą się zasadniczo w kategoriach dynamiki sieci i oddziaływań nadsubtelnych, chociaż wkłady zostały wniesione w innych obszarach. Prawdopodobieństwo, że proces emisji promieniowania gamma będzie wolny od odrzutu zależy od amplitudy drgań termicznych w porównaniu do długości fali promieniowania gamma. Pomiar frakcji zdarzeń emisyjnych, które są wolne od odrzutu, jak określono przez ich zdolność do rezonansowej absorpcji, zapewnia średniokwadratową amplitudę ruchu termicznego w ciele stałym. Używając pojedynczych kryształów, amplituda tego ruchu może być mierzona w określonych kierunkach krystalograficznych, zapewniając rygorystyczny test sieciowych modeli dynamicznych. Termiczne przesunięcie ku czerwieni, o którym mowa powyżej, daje dodatkowo średniokwadratową prędkość termiczną.
Magnetyczne oddziaływania hiperfinowe były szczególnie przydatne w badaniach materiałów uporządkowanych magnetycznie, tj. ferromagnetyków, ferrimagnetyków i antyferromagnetyków. Interakcje hiperfinowe daje pośrednią miarę magnetyzacji sieci jonów magnetycznych i został wykorzystany do wyjaśnienia szczegółów oddziaływań magnetycznych, jak również ich zależności od temperatury.
Zastosowania w chemii są oparte w dużej mierze na przesunięcie izomeru i podział kwadrupolowy. Pierwszy mierzy gęstość ładunku s-elektronów w jądrze i daje informacje na temat charakteru wiązań chemicznych, np. walencyjne i kowalencyjne. Drugi jest wrażliwy zarówno na symetrię otoczenia strukturalnego, jak i na funkcję falową zewnętrznych elektronów atomu zawierającego jądro Mössbauera. Technika ta została zastosowana do badania związków metaloorganicznych cyny i żelaza, w tym hemoprotein; do nieorganicznych związków żelaza, cyny, jodu i pierwiastków ziem rzadkich, jak również do klatratów, katalizatorów i szkieł zawierających rozcieńczone izotopy Mössbauera.
.