饮用水制备
纳滤膜最大的应用领域是引用水的软化和有机物的脱除。传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉淀、砂滤和加氯消毒来去除水中的悬浮物和细菌，而对各种溶解性化学物质的脱除作用很低。纳滤膜可以去除消毒过程产生的微毒副产物、痕量的除草剂、杀虫剂、重金属、天然有机物及硫酸盐和硝酸盐等。因此称为21世纪饮用水净化的首选技术。
生活污水
生活污水一般采用生物降解/化学氧化法结合处理，但氧化剂的用量太大，残留物多。若在它们之间加上nf环节，使能被微生物降解掉的小分子（mw<100）透过，而截留住不能生物降解的大分子（mw>100）。大分子物质进入化学氧化器后再去生物降解，这样就可充分利用生物降解作用，节约氧化剂和活性炭的用量，降低最终残留物含量。
重金属工业废水
重金属工业废水包括金属加工生产、电镀等行业在生产过程中排放含有镍、铬、铜、铅、镉等金属离子的废水。传统的处理方法是将其转化为盐而沉淀、去除，但容易产生二次污染的问题；而膜技术既可使废水达标排放，又可回收有用物质。
炼油厂综合废水
炼油厂综合废水是一种成分复杂，不易处理的工业废水，一般有三个来源：炼油厂工艺废水；成品油的脱水；厂区生活污水。由于目前对石油化工行业的吨油耗水量提供了更严格的要求，因此炼油工业废水的深度处理回用被逐步提到了重要地位。大多数回用领域并不需要过高的脱盐率，因此反渗透设备较高的运行压力会使得成本过高。而运行压力低、产水水质好的纳滤膜在炼油废水处理会用上具有优势。
垃圾渗滤液处理
垃圾渗滤液具有水质复杂、cod和氨氮浓度高、水质变化大等特点，目前主要处理方法为为厌氧好氧等生物处理法，但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质，这类物质可生化性差，导致生化法出水难以达标排放。与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小，能够保持出水水质稳定，在垃圾渗滤液这样高浓度、难降解废水的处理中具有明显的优势。
另外，纳滤膜还可以用于纺织、皮革加工等领域废水的处理以及手性物质的分离。由于其特殊的分离性能，纳滤将越来越广泛地应用于许多领域如医药与生化产品的提纯与浓缩和染料、印刷与纺织的脱色等领域。