Использование фотохромных материалов в качестве светочувствительных регистрирующих сред основано на их высокой разрешающей способности (менее 1 нм); на возможности получения изображения непосредственно под действием света, т. е. без проявления и в реальном масштабе времени ( не больше 10-8с); на возможности перезаписи и исправления зарегистрированной информации с помощью теплового или светового воздействия; на возможности хранения записанной информации в широких пределах (от 10-6 с до нескольких месяцев и даже лет).

Светочувствительность фотохромных материалов на 4-7 порядков ниже, чем у галогенидсеребряных фотоматериалов, поэтому наиболее эффективно применение фотохромных материалов в лазерных устройствах, обеспечивающих запись и обработку оптич. информации в мощных потоках излучения.

Фотохромные материалы используются в системах скоростной обработки и вывода оптических и электрических сигналов; в качестве сред для создания элементов оперативной оптической памяти, где быстродействие, длительность хранения зарегистрированной информации до перезаписи и многократность использования особенно важны; в системах ультрамикрофильмирования и микрозаписи; в голографии, где особенно существенно высокое разрешение.

В качестве регистрирующих сред наибольший практический интерес представляют полимерные и полимолекулярные слои на основе фотохромных соединений, проявляющих химический фотохромизм (например, спиросоединений).

Фотохромные материалы используются также в системах визуализации гидродинамических потоков, для исправления недостатков негативных и позитивных изображений, в оптоэлектронике, дозиметрии, актинометрии и других областях науки и техники. Широкое применение нашли фотохромные материалы для регистрации и отображения цветной информации, где в зависимости от их типа можно получать негативные или позитивные многоцветные изображения.

Некоторые ограничения на практическое использование фотохромных материалов накладывает недостаточная цикличность фотопревращений органических веществ, испытывающих необратимые фотохимические и термические реакции, а также термическая нестабильность фотоиндуцированной формы большинства фотохромных материалов.