膜片鉗技術發展至今，已經成為現代細胞電生理的常規方法，它不僅可以作為基礎生物醫學研究的工具，而且直接或間接為臨床醫學研究服務，
目前膜片鉗技術廣泛應用於神經（腦）科學、心血管科學、藥理學、細胞生物學、病理生理學、中醫藥學、植物細胞生理學、運動生理等多學科領域研究。
隨著全自動膜片鉗技術（Automatic patch clamp technology）的出現，膜片鉗技術因其具有的自動化、高通量特性，在藥物研發、藥物篩選中顯示了強勁的生命力。 (1)膜片鉗技術在通道研究中的重要作用
應用膜片鉗技術可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程、區分離子通道的離子選擇性、同時可發現新的離子通道及亞型，並能在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上進壹步計算出細胞膜上的通道數和開放概率，還可以用以研究某些胞內或胞外物質對離子通道開閉及通道電流的影響等。同時用於研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用於離子通道分子結構與生物學功能關系的研究。
利用膜片鉗技術還可以用於藥物在其靶受體上作用位點的分析。如神經元煙堿受體為配體門控性離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術通過記錄煙堿誘發電流，可直觀地反映出神經元煙堿受體活動的全過程，包括受體與其激動劑和拮抗劑的親和力，離子通道開放、關閉的動力學特征及受體的失敏等活動。使用膜片鉗全細胞記錄技術觀察拮抗劑對煙堿受體激動劑量效曲線的影響，來確定其作用的動力學特征。然後根據分析拮抗劑對受體失敏的影響，拮抗劑的作用是否有電壓依賴性、使用依賴性等特點，可從功能上區分拮抗劑在煙堿受體上的不同作用位點，即判斷拮抗劑是作用在受體的激動劑識別位點，離子通道抑或是其它的變構位點上。
(2)與藥物作用有關的心肌離子通道
心肌細胞通過各種離子通道對膜電位和動作電位穩態的維持而保持正常的功能。近年來，國外學者在人類心肌細胞離子通道特性的研究中取得了許多進展，使得心肌藥理學實驗由動物細胞模型向人心肌細胞成為可能。
(3)對離子通道生理與病理情況下作用機制的研究
通過對各種生理或病理情況下細胞膜某種離子通道特性的研究，了解該離子的生理意義及其在疾病過程中的作用機制。如對鈣離子在腦缺血神經細胞損害中作用機制的研究表明，缺血性腦損害過程中，Ca2+ 介導現象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道開放，過多的Ca2+進入細胞內就出現Ca2+超載，導致神經元及細胞膜損害，膜轉運功能障礙，嚴重的可使神經元壞死
(4)對單細胞形態與功能關系的研究
將膜片鉗技術與單細胞逆轉錄多聚酶鏈是反應技術結合，在全細胞膜片鉗記錄下，將單細胞內容物或整個細胞（包括細胞膜）吸入電極中，將細胞內存在的各種mRNA全部快速逆轉錄成cDNA，再經常規PCR擴增及待檢的特異mRNA的檢測，借此可對形態相似而電活動不同的結果做出分子水平的解釋或為單細胞逆轉錄多聚酶鏈式反應提供標本，為同壹結構中形態非常相似但功能不同的事實提供分子水平的解釋。目前國際上掌握此技術的實驗室較少，我國北京大學神經科學研究所於1994年在國內率先開展。
(5)對藥物作用機制的研究
在通道電流記錄中，可分別於不同時間、不同部位（膜內或膜外）施加各種濃度的藥物，研究它們對通道功能的可能影響，了解那些選擇性作用於通道的藥物影響人和動物生理功能的分子機理。這是目前膜片鉗技術應用最廣泛的領域，既有對西藥藥物機制的探討，也廣泛用在重要藥理的研究上。如開麗等報道細胞貼附式膜片鉗單通道記錄法觀測到人參二醇組皂苷可抑制正常和“缺血”誘導的大鼠大腦皮層神經元L-型鈣通道的開放，從而減少鈣內流，對缺血細胞可能有保護作用。陳龍等報道采用細胞貼附式單通道記錄法發現烏頭堿對培養的Wistar大鼠心室肌細胞L-型鈣通道有阻滯作用。
(6)在心血管藥理研究中的應用
隨著膜片鉗技術在心血管方面的廣泛應用，對血管疾病和藥物作用的認識不僅得到了不斷更新，而且在其病因學與藥理學方面還形成了許多新的觀點。正如諾貝爾基金會在頒獎時所說：“Neher和Sadmann的貢獻有利於了解不同疾病機理，為研制新的更為特效的藥物開辟了道路”。
(7)創新藥物研究與高通量篩選
目前在離子通道高通量篩選中主要是進行樣品量大、篩選速度占優勢、信息量要求不太高的初級篩選。最近幾年，分別形成了以膜片鉗和熒光探針為基礎的兩大主流技術市場。將電生理研究信息量大、靈敏度高等特點與自動化、微量化技術相結合，產生了自動化膜片鉗等壹些新技術。
(8)在神經科學中的應用
膜片鉗技術與離體腦片技術結合，可以定位研究神經元離子通道，還可以進行神經元突觸聯系的研究，與使用培養的或急性分散的神經元相比具有不可替代的優勢。