如今，智能平流层浮空器在环境监测、科学研究、空天技术、态势感知、信息保障等领域开启了多样化应用新篇章。
科学研究方面，智能平流层浮空器凭借其持续稳定的环球飞行能力，被用来开展高层大气测量和进行空间天文观测。法国-美国合作Strateole-2项目规划在2019年至2024年间放飞约50个平流层浮空器，研究影响赤道地区对流层和平流层之间通道的气候过程，探测重力波，改进气象预报系统。
信息保障方面，智能平流层浮空器可以搭载空中基站或无线中继设备，为地面提供网络覆盖和无线回传。谷歌X实验室于2013年正式发起Loon项目，旨在通过将智能平流层浮空器放飞到海拔20公里的高度，组成空中无线网，向地面覆盖。他们希望通过这种方式，让农村和偏远地区也有互联网接入。2015年，Loon利用13个气球全面覆盖斯里兰卡地区；2017年，在“玛丽亚”飓风登陆后，为波多黎各2万多人提供了互联网连接。这一项目虽因无法建立可持续的商业模式而关闭，但作为一次人类科学探索试验，它是成功的。
军事应用领域，平流层浮空器也开始在态势感知、信息保障上崭露头角。美国陆军正在探索将平流层浮空器作为一种低成本快速响应平台，对陆海空实施远距离的广域通信、侦察、监视、中继，为部队提供更及时的通信和态势感知，并帮助陆军实现多域作战的装备多样化。