在發達的工業國家，PLC已經廣泛地應用在所有的工業部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍不斷擴大，主要有以下幾個方面：
1.開關量邏輯控制
PLC具有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，可以實現觸點和電路的串、并聯，代替繼電器進行組合邏輯控制、定時控制與順序邏輯控制。開關量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動生產線，其應用領域已遍及各行各業，甚至深入到家庭。
2.運動控制
PLC使用專用的指令或運動控制模塊，對直線運動或圓周運動的位置、速度和加速度進行控制，可實現單軸、雙軸、3軸和多軸位置控制，使運動控制與順序控制功能有機地結合在一起。PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械，如金屬切削機床、金屬成形機械、裝配機械、機器人、電梯等場合。
3.閉環過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量的閉環控制。PLC通過模擬量I/O模塊，實現模擬量(Analog)和數字量(Digital)之間的A/D轉換與D/A轉換，并對模擬量實行閉環PID(比例-積分-微分)控制。現代的大中型PLC一般都有PID閉環控制功能，這一功能可以用PID子程序或專用的PID模塊來實現。其PID閉環控制功能已經廣泛地應用于塑料擠壓成形機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設備，以及輕工、化工、機械、冶金、電力、建材等行業。
4.數據處理
現代的PLC具有數學運算(包括四則運算、矩陣運算、函數運算、字邏輯運算、求反、循環、移位和浮點數運算等)、數據傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析和處理。這些數據可以與儲存在存儲器中的參考值比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打印制表。
5.通信聯網
PLC的通信包括主機與遠程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設備(如計算機、變頻器、數控裝置)之間的通信。PLC與其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統。
必須指出，并不是所有的PLC都有上述全部功能，有些小型PLC只有上述的部分功能，但是價格較低。
