由于柴油發電機組有著適應環境好、種類多、低投入、高回報及產電效率高等特點，使其應用領域十分廣泛。在我國，柴油發電機組的主要應用于礦山、船用、港口、野外工地、市政機械以及大型用電工廠等。

在礦山地區應用的發電機組主要是小型機組樣，以柴油為主要燃料。該小型發電機組以柴油為原動力機帶動發電機發電，可以整體固定、定位使用，也可以裝在拖動機上移動使用。礦山上的發電機組規模小，主要是可以隨時隨地移動。

而柴油發電機組應用于船用或港口時，與礦山的小規模發電機不同。大型港口每天都有眾多船舶靠岸，因此船舶上的大型柴油發電機必須持續運行，以保證船舶上的設備以及支持系統正常運行。發電機組停止運行后的重啟時間較長，因此對發電機組的要求較高，以保證船舶可以隨時移動。

野外工地需要的柴油發電機組屬于非持續運行發電設備。因此，野外發電機組如果連續工作12 h 以上，就會產生發電機功率和效率變低的情況。雖然野外柴油發電機組的發電效率相對較低，但是其體積小、靈活、輕便、配套齊且便于操作和維護。

市政柴油發電機組由于具有很高的熱效率，使其應用較為廣泛。而非公路柴油發電機作為非公路柴油機市場的主體，主要作用是農業作業、工程機械以及物料搬運等。

在大型用電工程中，柴油發電機組的作用不言而喻。然而，在企業使用柴油發電機組時，帶來的噪聲污染，因此柴油發電機組的使用也存在缺陷。近年來，發展研究的靜音箱有效解決了該問題，使柴油發電機實現了機房外的使用，減少了其占地面積。