由于柴油发电机组有着适应环境好、种类多、低投入、高回报及产电效率高等特点，使其应用领域十分广泛。在我国，柴油发电机组的主要应用于矿山、船用、港口、野外工地、市政机械以及大型用电工厂等。

在矿山地区应用的发电机组主要是小型机组样，以柴油为主要燃料。该小型发电机组以柴油为原动力机带动发电机发电，可以整体固定、定位使用，也可以装在拖动机上移动使用。矿山上的发电机组规模小，主要是可以随时随地移动。

而柴油发电机组应用于船用或港口时，与矿山的小规模发电机不同。大型港口每天都有众多船舶靠岸，因此船舶上的大型柴油发电机必须持续运行，以保证船舶上的设备以及支持系统正常运行。发电机组停止运行后的重启时间较长，因此对发电机组的要求较高，以保证船舶可以随时移动。

野外工地需要的柴油发电机组属于非持续运行发电设备。因此，野外发电机组如果连续工作12 h 以上，就会产生发电机功率和效率变低的情况。虽然野外柴油发电机组的发电效率相对较低，但是其体积小、灵活、轻便、配套齐且便于操作和维护。

市政柴油发电机组由于具有很高的热效率，使其应用较为广泛。而非公路柴油发电机作为非公路柴油机市场的主体，主要作用是农业作业、工程机械以及物料搬运等。

在大型用电工程中，柴油发电机组的作用不言而喻。然而，在企业使用柴油发电机组时，带来的噪声污染，因此柴油发电机组的使用也存在缺陷。近年来，发展研究的静音箱有效解决了该问题，使柴油发电机实现了机房外的使用，减少了其占地面积。