超級電容器具有非常廣泛的用途。與燃料電池等高能量密度物質相結合，超級電容器提供快速的能量釋放，滿足高功率的需求，從而使燃料電池可以僅作為能量源的使用。目前，超級電容器的能量密度可高達20kW/kg，并已經開始搶占傳統電容器和電池之間的市場。
在要求高可靠性而對能量要求不高的應用中，可以用超級電容器來取代傳統電池，也可以將超級電容器和電池結合起來，應用在對能量有要求很高的場合，而可以采用體積更小、更經濟的電池。
超級電容器的ESR值很低，從而可以輸出更大的電流，也可以快速的吸收大電流。同化學充電原理相比，超級電容器的工作原理使這種產品性能更穩定，因此，超級電容器的使用壽命會更長。對于像電動工具、玩具這種需要快速充電的設備來說，超級電容器無疑是最理想的電源。
一些產品適合采用電池、超級電容器的混合系統，超級電容器的使用可以避免為了獲得更多能量而使用大體積的電池。如消費電子產品中的數碼相機就是例子，超級電容器的使用使數碼相機可以采用更便宜的堿性電池而不是使用昂貴的Li離子電池。
超級電容器單元cell的額定電壓范圍為2.5～2.7V，因此，很多應用中需要使用多個超級電容器單元。當串聯這些單元時，設計工程師需要考慮單元間的平衡和充電情況。任何超級電容器都會在通電情況下，通過內部并聯電阻放電，這個放電電流稱為漏電流，它影響超級電容器單元的自放電。同某些二級電池技術相似，超級電容器的電壓在串聯使用時也需要平衡，因為超級電容存在漏電流，內部并聯電阻的大小決定串聯的超級電容器單元上的電壓分配。
當超級電容器的電壓穩定后，各個單元上的電壓將隨著漏電流不同而發生變化，而不是隨著容值不同而變化。漏電流越大，額定電壓就越小，反之，漏電流小，額定電壓就高。這是因為，漏電流會造成超級電容器單元的放電，使電壓降低，而這個電壓會隨后影響和它串聯在一起的其他單元的電壓，這里假定這些串連的單元都使用同一個恒定電壓供電。為了補償漏電流變化，常采用的方法就是在每一個單元旁邊并聯一個電阻，去控制整個單元的漏電流。這種方法有效地降低了各單元之間的相應并聯電阻的變化。
超級電容器的應用
超級電容器產品由于其具有特殊的優點，全球需求量迅速擴大，已成為化學電源領域內新的產業亮點。應用領域非常廣闊。它的應用領域涉及運輸業、風能、儲能和工業用UPS等各個領域。不僅從根本上改變了電動車在交通運輸中的位置，也將改進風能、太陽能等間歇性能源利用的可能性，在滿足人們對能源需求的同時，減少了對石油的依賴。
此外，超級電容器還在包括稅控機、數碼相機、掌上電腦等微小電流供電的后備電源等消費性電子產品及眾多領域有著巨大的應用價值和發展潛力，被世界各國廣泛關注，行業前景可期。
一、超級電容器在運輸業的應用
首先是純電動汽車領域的應用。就在上海世博會期間，某公司研制出一款去掉辮子的超級電容器純電動汽車，此為上海世博會“零排放”公交車。這款公交車每隔2-3公里就會在指定的充電站（兼具公交車站功能）進行充電，充電時間僅需幾分鐘，位于公交車座位下的超級電容器就完成了全部充電任務。
超級電容器的公交車充電方式靈活多樣，可以從剎車系統中獲取能量，這類公交車時用的電力比無軌電車少40%，能耗僅為燃油車的三分之一。
超級電容器還應用在混合電動車上?；旌想妱悠嚥捎枚嗄茉聪到y提供動力，以燃油發動機作為主要動力，以二次電源作為輔助動力?；旌想妱悠囎畲蟮膬烖c就是在加速期間或爬坡時，要從有電池和超級電容器組成的能量儲存系統吸取電力，當車輛的動力需求較低時，該能量儲存系統被充電，這樣不僅增加了能量效率，而且車輛能夠通過再生制動，在減速時能量重新回收，加速時付出，既節省了油又減少了污染?；旌想妱悠嚹芄澯?0%-50%，減少污染70%-90%。
將蓄電池與超級電容結合起來，他們的優點可以互補，成為一個極佳的貯能系統。此還可用于卡車低溫起動、中型和重型卡車、陸上和地下的軍事用車，它在大電流以及高低溫條件下工作，都會有很長的壽命。
此外，超級電容器與蓄電池并聯應用，可以提高機車的低溫啟動性能。就是對于提高汽車在冷天的啟動性能（更高的啟動轉矩），超級電容器具有非常重要的意義。通常在-20℃時，機動車由于蓄電池的性能大大下降，很可能不能正常啟動或需要多次啟動才能成功，而超級電容器可以在-40℃與蓄電池并聯時，僅需一次點火，其耐低溫性能優點非常明顯。
在城市軌道交通工程中，車輛的制動方式為電制動（再生制動）加空氣制動，在運行中以電制動為主，空氣制動為輔。運行中的列車由于站與站之間的距離較短，列車啟動、制動頻繁，制動能量相當可觀。超級電容器在應用于軌道車輛中時，在軌道車輛制動的時候，回收制動能量，存儲于超級電容其中;而當車輛再加速時，超級電容器將這些能量釋放出來，于是節省了30%的能量。