TDI-Sensoren finden z.B. beim Scannen von Dokumenten mit sehr hoher Geschwindigkeit Verwendung, wie es u.a. bei der Sortierung von Briefsendungen erforderlich ist. Verglichen mit herkömmlichen Linearsensoren kann so die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht oder die Beleuchtungsstärke minimiert werden.

Ein weiteres Einsatzgebiet von TDI-Sensoren ist die Fernerkundung aus hochfliegenden Flugzeugen oder Satelliten. Hierbei erzeugt die Bewegung der Kamera an Bord des Flugzeuges bzw. Satelliten automatisch die benötigte Fortbewegung des Bildes über den Sensor. Durch Verwendung entsprechender Filter vor den Sensoren kann der aufgenommene Spektralbereich eingeengt werden. Verwendet man mehrere TDI-Sensoren mit unterschiedlichen Filtern für die drei Grundfarben parallel in Flugrichtung hintereinander, können auch Farbbilder aufgenommen werden. Der Einsatz von Filtern, die z.B. auf die Absorptionslinien des Chlorophylls angepasst sind, erlaubt schließlich auch Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand der Vegetation.