Молекулярный пучок является весьма важным экспериментальным средством современной физики. Благодаря ему была осуществлена диффракция атомов и молекул, являющаяся одним из экспериментальных обоснований волновой теории материи. С его помощью исследуется сверхтонкая структура спектров и определяются спины ядер. Он используется также в резонансном методе измерения магнитных моментов ядер и многочисленных работах в области кинетической теории материи.